Institut Supérieur Agronomique
De Chott- Mariem
Mémoire de Mastère de recherche
Spécialité : Production horticole durable
Amélioration de la performance de la germination et de la croissance
de quelques espèces par un prétraitement par des extraits d’algues
marines (Cystoseira baccata et Padina pavonica)
Ministère de l'Agriculture des Ressources
Hydrauliques et de la Pêche
Institution de la Recherche
et de l'Enseignement
Supérieur Agricoles
Ministère de l'Enseignement Supérieur
et de la Recherche Scientifique
Université de Sousse
Présenté par : Houssem EL MABROUK
Devant le jury composé de :
Prof. Messaoud Mars Président
Prof. Bouthaina Al-Mohandes Dridi Examinatrice
Prof. Rabiaa HAOUALA Encadreur
Année Universitaire: 2018-2019
W°w|vtvx
Je dédie ce modeste travail à toutes les personnes
que j’aime et en particulier :
A ma mère qui m’a toujours apporté de l’amour et
de l’affection
A mon père qui m’encourage avec ces conseils qui
sont le résumé de la vie qui reste toujours présent
dans mon cœur
A mes sœurs Nour et Abir
A ma sœur Lamia et son mari
A tous mes amis
A toute la promotion de mastère de recherche 2018-
2019.
A tous mes enseignants
A tous les étudiants de l’institut Supérieur
Agronomique de Chott-Mariem.
exÅxÜvßÅxÇà
Je tiens à exprimer, en premier lieu, mes plus vifs remerciements au Pr. Rabiaa HAOUALA,
professeure en écophysiologie végétale à l’institut supérieur agronomique de Chott Mariem,
pour son encadrement, pour avoir mis à ma disposition les moyens expérimentaux nécessaires
au bon déroulement de ce projet mais aussi et surtout pour ses qualités humaines et
scientifiques toujours en toute modestie, sa passion et sa confiance qu’elle a bien voulu
m’accorder tout au long de ce travail.
Je tiens à remercier vivement Mlle Ghofrane JMII doctorante en sciences biologiques à la
faculté ses sciences de Tunis, d’abord pour avoir accepté de co-diriger ce travail, pour sa
disponibilité à répondre à tous mes soucis, pour avoir mis à ma disposition les moyens
nécessaires, aussi pour sa bonne humeur mais surtout pour ses implications tant humaines
que scientifiques.
Je tiens à remercier Monsieur Messaoud Mars professeur à l’ISA Chott_Mariem et directeur
du centre régional des recherches en horticulture et agriculture biologique pour m’avoir
accueilli au sein de son unité de recherche et m’avoir permis ainsi de réaliser ces travaux.
Je remercie très chaleureusement Madame Bouthaina Al-Mohandes Dridi professeur à l’ISA
Chott-Mariem pour avoir accepté de juger ce travail en tant qu’examinatrice. Je lui adresse
mes sentiments les plus respectueux. Qu’elle trouve ici le témoignage de mon grand respect et
mon estime.
Enfin, Je remercie ma famille et mes amis pour leur compréhension et soutien moral, j’espère
que ce travail soit une bonne expression de ma gratitude.
Résumé
L’objectif de cette étude est l’évaluation de l’effet du prétraitement des graines de la carotte
(Daucus carota L.,), du lin (Linum usitatissimum L.,), du maïs (Zea mays L.,) et du persil
(Petroselinum crispum L.,) par les extraits d’algues marines Cystoseira baccata et Padina
pavonica, sur la croissance et la germination des espèces cibles. Les extraits aqueux ont été
testés à 20, 40, 60, 80 et 100 g/l. Les graines ont été séchées après prétraitement, puis mises à
germer. Les résultats ont montré que, le priming a amélioré les différents paramètres de
germination. Il a été plus bénéfique pour la carotte. Les concentrations les plus efficaces ont
été de 80 g/l (pour l’extrait de C. baccata) et 20 g/l (pour l’extrait de P. pavonica). Pour le lin,
ces extraits ont été plus efficaces à 60 g/l et 40 g/l. Pour le maïs, ils ont été plus efficaces à 20
g/l et 40 g/l. Pour le persil, ils ont été plus efficaces à 60 g/l et 20 g/l. L’effet du prétraitement
s’est répercuté aussi sur la croissance des plantules, dont la longueur des racines et des parties
aériennes a significativement augmenté. Les plus fortes stimulations ont été de 177.33% et
261% pour les plantules de la carotte et du maïs issues des graines prétraitées par l’extrait de
P. pavonica, à une concentration de 100g/l et 40 g/l respectivement. Cette stimulation a été de
169.33% et 118.98% pour les plantules du lin et du persil issues des graines prétraitées par
l’extrait de C. baccata, à une concentration de 100g/l et 40 g/l respectivement. Cette
stimulation semble être liée à une amélioration de l’intégrité membranaire (traduite par une
diminution de la fuite d’électrolytes et du contenu en MDA), une amélioration de la
respiration mitochondriale (traduite par une augmentation de la teneur en formazan) et une
augmentation des teneurs en sucres solubles totaux. Le priming des graines de la carotte, du
lin, du maïs et du persil semble être une procédure fiable pour améliorer la croissance et la
germination des espèces étudiées. Il pourrait être utilisé afin d’augmenter les rendements des
cultures.
Mots clés: Cystoseira baccata L, extrait aqueux, priming, Padina pavonica L.
Abstract
The objective of this study is to evaluate the effect of carrot seeds pretreatment (Daucus
carota L.,), flax ( Linum usitatissimum L.,), corn (Zea mays L.,) and parsley (Petroselinum
crispum L.,) by the extracts of seaweeds (Cystoseira baccata and Padina pavonica), on the
target species growth and germination. Aqueous extracts were tested at 20, 40, 60, 80 and 100
g / l. The seeds were dried after pretreatment, and then allowed to germinate. Results showed
that the priming improved the different germination parameters. It was more beneficial for the
carrot. The most effective concentrations were 80 g/l (for the extract of C. baccata) and 20 g/l
(for the extract of P. pavonica). For flax, these extracts were more effective at 60 g/l and 40
g/l. For corn, they were more effective at 20 g/l and 40 g/l. For parsley, they were more
effective at 60 g/l and 20 g/l. The pretreatment had also an effect seedlings’ growth, which the
roots length and aerial parts had significantly increased. The strongest stimulation was
177.33% and 261% for the carrot and maize seedlings, from seeds pretreated with P. pavonica
extract, at a concentration of 100g/l and 40 g/l respectively. This stimulation was 169.33%
and 118.98% for the flax and parsley seedlings, from seeds pretreated with the extract of C.
baccata, at a concentration of 100g/l and 40 g/l respectively. This stimulation seems to be
linked to an improvement of the membrane integrity (showed by a decrease in the leakage of
electrolytes and in MDA content), an improvement of mitochondrial respiration (showed by
an increase of the formazan content) and an increase of total soluble sugar contents. Priming
the seeds of carrots, flax, corn and parsley seems to be a reliable procedure to improve the
growth and germination of the studied species. It could be used to increase crop yields.
Key words: Aqueous extract, Cystoseira baccata L, priming, Padina pavonica L.
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تا ا :ا ،وا ،ءادأ G ! ،5Cystoseira baccata L.،Padina pavonica L.
Liste des abréviations
GMT: Temps Moyen de Germination
IG: Indice de Germination
M: Molaire
MDA: Malondialdéhyde
T
50
: Temps moyen de germination de 50% des graines
TG: Taux de Germination
MF: Matière Fraiche
%T: pourcent par rapport au témoin
Liste des figures
Figure 1:Les types et les compositions de graines d'angiospermes. A: ovule (composée d’un sac
embryonnaire, micropyle, chalaze, funicule, faisceau conducteur et des téguments), B: graine à
périsperme (composée de méristème apical, embryon, périsperme, radicule, endosperme micropylaire
et les cotylédons. C: graine sans albumen (composée d’une testa, axe embryonnaire (comporte une
radicule, un hypocotyle et un plumule) et les cotylédons). D: graine à albumen (composée d’un
endosperme micropylaire, une radicule, le testa, l’endosperme embryonnaire et les cotylédons)
(Villegente, 2013). ……………………………………………………………………………………5
Figure2 : Évolution dans le temps des évènements physiques et métabolique au cours de la
germination (Phases I et II) et le début de la croissance de plantule (Phase III) (Raveneau,
2012)…………………………………………………………………………………………………..9
Figure3: L’acide géberrilique: (AG) (C
19
H
22
O
6
) (Yakoubi, 2014) …..………………………………11
Figure4: L’acide abscessique: ABA (Yakoubi, 2014)(C
15
H
20
O
4
) (Villegente, M; 2013)
…………………………………………………………………………………………………………11
Figure5:Effet des conditions environnementales sur le développement, la germination et la dormance
des graines (Yakoubi, 2014) …………………………………………………………………….……13
Figure6: Courbes d'hydratation des semences et phases de germination des semences traitées et non
traitées (Boucelha, L; 2015) ……………………………………………………………….…………17
Figure7:Différents types d’amorçage (Rakshit et Bahadur Singh, 2018) …………………………18
Figure8: Nouvelles technologies appliquées pour la germination des semences (Rifna et al., 2019)
…………………………………………………………………………………………………………19
Figure9: Morphologie du thalle. A: Cystoseira algeriensis, simple cauloïde (pas une algue
caespitose), B: Cystoseira brachycarpa, plusieurs cauloïdes (algue caespitose) (Chiarore, 2017)
…………………………………………………………………………………………………………23
Figure10: Thalle de Cystoseira baccata (Noël, P; 2015) ……………………………………………24
Figure11: Cycle de vie des algues de genre Cystoseira. (Chiarore, 2017) …………………………25
Figure12: Thalle d'algues: Padina pavonica (Tazarki et al.,2018) ………………………..…...……26
Figure13:Thalle de Padina pavonica(Tazarki et al.,2018) ………………………….……………29
Figure14: Thalle de Cystoseira baccata (Noël,2015) ………………………………......……………29
Figure 1.1:Graines prégermées de lin (1j après la mise en germination) non traitées (Témoin), traitées
par l’extrait aqueux de C. baccata à la concentration 60 g/l et par l’extrait aqueux de P. pavonica à la
concentration 40 g/l………………………………………………………………………………….41
Figure 1.2: Longueur des racines (R) et des parties aériennes (Pa) exprimées en pourcent du témoin
des plantules de carotte, lin, maïs et persil ; provenant de graines prétraitées par l’extraits aqueux de C.
baccata à différentes concentrations. Valeur = moyenne ± Ecart type, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les prétraitements à p<0.05. Des différences
significatives entre le témoin et le traitement sont marquées par * pour p<0.05 et ** pour p<0.01 (t-
test)………………………………………..………………………….…………………..…………..44
Figure1.3: Longueur des racines (R) et des parties aériennes (Pa) exprimées en pourcent du témoin
des plantules de carotte, lin, maïs et persil ; provenant de graines prétraitées par l’extraits aqueux de P.
pavonica à différentes concentrations. Valeur = moyenne ± Ecart type, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les prétraitements à p<0.05. Des différences
significatives entre le témoin et le traitement sont marquées par * pour p<0.05 et ** pour p<0.01 (t-
test).……………………………………………………………………………………………………45
Figure 1.4: Plantules de maïs (âgées de 6 j) issues des semences non traitées (Témoin), traitées par
l’extrait aqueux de C. baccata et par l’extrait aqueux de P. pavonica à la concentration 40
g/l……………..………………………………………………………………………………………46
Figure 2.1: Fuite d’électrolytes (%) à partir des graines germées de la carotte, du lin, du maïs et du
persil, non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata.
Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des différences
significatives entre les traitements pour (P<0.05).……………………………………………………49
Figure 2.2: Teneur en malondialdéhyde (MDA) (exprimée en µmol/g MF) à partir des graines
germées, de la carotte, du lin, du maïs et du persil non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits
aqueux de P. pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les
colonnes indiquent des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
……………………………………………………………………………………………..…………51
Figure 2.3: Teneur en formazan (% du témoin) dans les graines germées de la carotte, du lin, du maïs
et du persil non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata.
Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des différences
significatives entre les traitements pour (P<0.05)
……………………………………………………………………………………….………………53
Figure 2.4: Teneur en sucres solubles totaux (mg/g MF) dans les graines germées de la carotte, du lin,
du maïs et du persil non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C.
baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
……………………………………………………………………….………………………………54
Figure 2.5: Fuite d’électrolytes (%) à partir des feuilles de plantules de la carotte, du lin, du maïs et du
persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et
C. baccata. Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
……………………………………………………………………………………………...…………56
Figure 2.6: Fuite d’électrolytes (%) à partir des racines de plantules de la carotte, du lin, du maïs et du
persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et
C. baccata. Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
……………………………………………………………………….………………………………57
Figure 2.7: Teneur en malondialdéhyde (MDA) (µmol/g MF) dans les feuilles de plantules de la
carotte, du lin, du maïs et du persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les
extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
…………………………………………………………………………………………..……………58
Figure 2.8: Teneur en malondialdéhyde (MDA) (µmol/g MF) dans les racines de plantules de la
carotte, du lin, du maïs et du persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les
extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
…………………………………………………………………………………………….…………59
Figure 2.9: Teneur en formazan (% du témoin) des feuilles de la carotte, du lin, du maïs et du persil
issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C.
baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
…………………………………………………………………….…………………………………61
Figure 2.10: Teneur en formazan (% du témoin) des racines de la carotte, du lin, du maïs et du persil
issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C.
baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05)
……………………………………………………………………….………………………………62
Figure 2.11: Teneur en sucres solubles totaux (mg/g MF)des feuilles de la carotte, du lin, du maïs et
du persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P.
pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent
des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
………………………………………………………………………….……………………………63
Liste des tableaux
Tableau 1.1: Indice de germination (IG) (en pourcent du témoin), taux de germination (TG) (exprimé
en pourcent), temps de germination de 50% des semences (T
50
) (exprimé en jours), temps moyen de
germination MGT (exprimé en jours) des graines de carotte, lin, persil et maïs prétraitées par l’extrait
aqueux de C. baccataà différentes concentrations (g/l) et des graines germées en présence de l’eau
distillée (témoins)………………………………………………………………………...……………38
Tableau 1.2: Indice de germination (IG) (en pourcent du témoin), taux de germination (TG) (exprimé
en pourcent), temps de germination de 50% des semences (T
50
) (exprimé en jours), temps moyen de
germination MGT (exprimé en jours) des graines de carotte, lin, persil et maïs prétraitées par l’extrait
aqueux de P. Pavonica à différentes concentrations (g/l) et des graines germées en présence de l’eau
distillée (témoins).…………………..………………………………………………………………...40
Tableau 2.1: Corrélation entre les différents paramètres physiologiques et biochimiques mesurés et
les paramètres de germination des graines de carotte, lin, maïs et persil prétraitées avec les extraits de
P. pavonica et C. baccata. TG : Taux de Germination, IG : Indice de Germination, T
50
: Temps de
germination de 50% des semences, TGM: Temps Moyen de Germination, FE: Fuite d’électrolytes,
MDA: Teneur en Malondialdéhyde, ST: Teneur en sucre
totaux…………………………………………………………………………………………………..66
Tableau 2.2: Corrélation entre les différents paramètres biochimiques mesurés et la longueur des
parties aériennes de la carotte, du lin, du maïs et du persil issues des graines prétraitées avec les
extraits de P. pavonica et C. baccata. FE: Fuite d’électrolytes, ST : teneur en Sucres solubles
totaux………………………………………………………………………………………………….68
Tableau 2.3: Corrélation entre les différents paramètres biochimiques mesurés et la longueur des
racines de la carotte, du lin, du maïs et du persil issues des graines prétraitées avec les extraits de P.
pavonica et C. baccata. FE : Fuite d’électrolytes. FE : Fuite d’électrolytes, MDA: teneur en
Malondialdéhyde, ST: teneur en sucre
totaux…………………………………………………..…………………………………………….69
SOMMAIRE
INTRODUCTION GENERALE…………………………………………………………….1
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE…………………………………….…………………..2
Première partie: biologie des graines
1. Structure des graines………………………………………………………………………….……..2
1.1 Variabilité des semences…………..……………………………………………………………….2
1.1.1 Variation externe…………………..…………………………………………………………….2
1.1.2 Variation interne………………………………………………………………………….……..2
1.1.3 Variation physiologique………………………………………………………………..……….3
1.2 Substances de réserve de semences……………………………………………………………….3
1.3 Types de graines ……………………………………………………………………..………….4
2. Tolérance à la dessiccation……………….………………………………………………….……..5
2.1 Accumulation de protéines LEA…………………………………………………………..……..6
2.2 Enlèvement de ROS…………………………………………………………………………..….6
2.3 Petites protéines de choc thermique……………………………………………….……………6
2.4 Autres mécanismes………………………………………………………………………………6
3. Germination………………………………………………………………………………………..7
3.1 Définition………………………………………………………………………………...………7
3.1.1 Imbibition………………………………………………………………………………………7
3.1.2 Germination au sens strict………………….………………………………………………….7
3.1.3 Croissance……………………………………………………………………………………...8
3.2 Facteurs stimulant la germination…………………………………………………………….….8
3.2.1 Eau………………………….……………………………………………………………..…...9
3.2.2 Température………………………………………………………………………….….…….9
3.2.3 Aération (besoins en oxygène et CO2)……………….………………………………....…..10
3.2.4 Lumière………………..……………………………………………...……………….….…..10
3.2.5 Nitrates…………………….…………………………………………………………….……10
3.3 Effet de GA et ABA sur la germination des graines……………………………………..…..…11
4. Dormance de semences………………………………………………………………..……….11
4.1 Définition de la dormance……………………………………………………………..………..11
4.2 Classification……………………………………………………………………………..…….12
4.2.1 Dormance endogène………………………………………………………………..………..12
4.2.2 Dormance exogène………………………………………………..……………………...…..12
4.3 Contrôle environnemental de la dormance…………………………………………………….13
4.4 Levée de la dormance des semences………………………….………………………….…….13
4.4.1 Retrait du fruit……………………………………………………………………….......……13
4.4.2 Isolement de l'embryon………………………………………………………………...…….14
4.4.3 Scarification………………………………………………………………………………......14
4.4.4 Traitement dans des conditions variables………………………………………….…………14
4.4.5 Traitement avec des produits chimiques………………………………………………...….14
4.4.6 Traitement aux gaz……………………….……………………………………….…..………15
4.4.7 Lessivage.………………………….………………………………………………...………..15
4.4.8 Lumière…………….………………………………………………………………….….…..15
4.4.9 Dessiccation Après maturation………………………………………………………...…….15
4.4.10 Stratification………………………………………………………………….……………..15
4.5 Dormance brisant par deux facteurs ou plus……………………………………………….....16
4.6 Effet de la taille de la graine sur la dormance…………………………………………...……..16
5. Priming…………….……………………………………………………………………….…….16
5.1Définition………………….…………………………………………………....………………16
5.2 Importance d’amorçage des semences………………………………………….………………16
5.3 Types d’amorçage (ou priming) ………………………………………………..………....……17
5.4 Techniques de prétraitement des semences……………………………………...……….…….18
5.4.1 Traitements chimiques……………………………………………………..………………..18
5.4.2 Traitements physiques……………………………………………………………………….18
5.4.3 Traitement à haute pression (HPP)……………………………………....…………...……..19
5.4.4 Traitement de champ électrique pulsé (PEF)………………………………..………………19
5.4.5 Échographie (US)……………………………………………………………………...…….20
5.4.6 Traitement à l'ozone……………………………………………………………….….……..20
5.4.7 Lumière UV……………………………………………………………………….…..…….20
5.4.8 Champ magnétique…………………………………………………………............……….21
5.4.9 Rayonnement hyperfréquence……………………………………………….……………..21
5.4.10 Plasma non thermique (NTP)…………………………………………….…………...…..21
5.4.11 Eau oxydante électrolysée (EOW)…………………………………………….………….21
5.4.12 Eau activée au plasma (PAW)………………………………………………..…………...22
Données bibliographiques sur les espèces étudiées
1.Cystoseira baccata……………………………………………………………………..……….…………….23
1.1 Taxonomie…………………………………………………………………………………...…..23
1.2 Morphologie………………………………………………………………………………..……23
1.3 Cycle de vie………………………………………………………………………………...……24
1.4 Habitat……………………………………………………………………………………………25
2. Padina pavonica………………………………………………………………………………...…25
2.1 Nomenclature………………………………………………………………………………….…25
2.2 Généralité………………………………………………………………………………….……..25
2.3 Composition chimique………………………………………………..………………..…………26
3. Espèces cibles………………………………………………………………………….….……..26
MATERIEL ET METHODES
…………………………………………………..……29
1. Matériel végétal…………………………………………………………………………………..…29
2. Méthodologie………………………………………………………………………………..………29
2.1 Préparation des extraits aqueux…………………………………………………………….…….29
2.2 Prétraitement des graines par les extraits aqueux…………………………………………………30
2.3 Bio-essais ………………………………………………………………………………..….…..30
2.3.1 Bio-essais réalisés dans des boites de Pétri…………………………………………………..30
2.3.1.1 Test de germination…………………………………………………………………….……30
2.3.1.2 Test de croissance……………………………………………..……………………...……..30
2.3.1.3 Paramètres mesurés………………………………….………………………...…………….30
2.3.2 Dosage du malondialdéhyde (MDA)…………………………………………………………..32
2.3.3 Activité des enzymes déshydrogénases…………………………………………….………….32
2.3.4 Dosage des sucres totaux………………………………………………………………………33
2.3.5 Fuite des électrolytes………………………………………………………………..…………33
2.4 Analyses statistiques………………………………………………………………………….…..34
RESULTATS ET DISCUSSION
Chapitre 1: Effet du prétraitement des graines de la carotte, du lin, du maïs et du persil par les
extraits aqueux d’algues sur la germination et la croissance au stade pépinière
1. Introduction……………………………………………………………………………...…
35
2. protocoles expérimentaux…………………………………………………………………..……….35
3. Résultats et discussion…………………………………………………………………………….36
3.1 Effet de prétraitement sur la germination………………………………………………………….36
3.1.1 Effet de prétraitement par l’extrait de C. baccata sur la germination ………………….………36
3.1.2 Effet de prétraitement par l’extraits aqueux de Padinapavonica sur la germination……….….39
3.2. Effet du prétraitement sur la croissance……………………………………………………….….43
3.2.1 Prétraitement avec l’extrait de C. baccata……………………………………………….……………43
3.2.2 Prétraitement avec l’extrait de P. pavonica…………………………………………….………..44
4. Conclusion………………………………………………………………………….……….………47
Chapitre 2: Processus physiologiques et biochimiques améliorés par suite au prétraitement des
graines de la carotte, du lin, du maïs et du persil par les extraits aqueux des algues
1. Introduction……………………………………………………………………………...…
48
2. Protocoles expérimentaux……………………………………….………………….……………….48
3. Résultats et discussion……………………………………………..…………………..………….48
3.1 Mode d’action des extraits des algues au stade germination…………………………………...48
3.1.1 Fuite des électrolytes…………………………………………………..………………..……….48
3.1.2 Peroxydation lipidique……………………………………………….……………………….50
3.1.3 Activité métabolique des cellules…………………………………….………………….……52
3.1.4 Teneur en sucres solubles totaux………………………………………………………………53
3.2 Mode d’action des extraits des algues au stade croissance………………………………………55
3.2.1 Fuite des électrolytes……………………………………………………………………..……55
3.2.2 Peroxydation lipidique……………………………………………………………………...….58
3.2.3 Activité métabolique des cellules…………………………………………....…………………60
3.2.4 Teneur en sucre solubles totaux………………………………………………………..……….63
3.3 Corrélation entre la stimulation de la germination et de la croissance et les différents paramètres
mesurés…………………………………………………………………………………….……..……64
3.3.1 Au niveau de la germination………………………………………….……..…………………64
3.3.2 Au niveau de la croissance des parties aériennes………………….…….……………………..67
3.3.3 Au niveau de la croissance des racines…………………………………………..……………..68
4. Conclusion…………………………………………………………………………………..…..…..70
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVE………………………………………71
REFENCES BIBLIOGRAPHIQUE…………………………………….…………...…….72
ANNEXE ………………………………………………………….……………………...….80
1
Introduction générale
Une production rentable exige une germination rapide, uniforme et complète.
Cependant, les graines sont de qualité variable. On doit alors procéder à l’éclaircie et au
repiquage des plants afin de s’assurer que le taux d’occupation des alvéolés soit maximal,
qu’il y ait uniformité de croissance et que les semis produisent des plants qui respectent les
critères de qualité nécessaire. Mais cette manière d’opérer occasionne des coûts
supplémentaires pour les pépiniéristes.
L’application d’un traitement permettant de modifier le déroulement de la germination
pourrait être une façon de hausser la qualité des graines. Par exemple, il a été démontré que le
priming (l’amorçage) occasionne une augmentation de la vitesse, de l’uniformité et du
potentiel de germination des graines d’une multitude d’espèces végétales, en permettant
l’initiation des activités métaboliques (Bradford, 1986; Hill etal., 1989; Rowse, 1996;
McDonald, 1998). Le priming est une technique de traitement pré-germinatif. Il consiste à,
entre autres techniques, faire tremper les graines dans l’eau ou une solution dans des
conditions qui ne permettent pas l’expansion de la radicule (Bettez et al., 1996).
C’est dans ce cadre que s’insère l’objectif de ce travail, où les extraits aqueux de deux
algues marines Padina pavonica et Cystoseira baccata ont été exploités dans le prétraitement
des graines du maïs, du persil, de la carotte et du lin, dans le but d’améliorer la germination et
la croissance de ces espèces. Ces algues ont été le pivot de divers travaux concernant la santé,
l’agriculture et l’agro-alimentaire grâce à leur richesse en composés bioactifs utiles.
La première partie du présent travail comporte une synthèse bibliographique qui
rapporte un rappel sur les phénomènes de la germination et de la dormance des semences, une
description des techniques de priming des semences et une présentation des espèces étudiées
(Padina pavonica, Cystoseira baccata, Petroselinum crispum, Zea mays L., Daucus carotta et
Linum usitatissimum). La deuxième partie présente la description du matériel utilisé et des
méthodes adoptées. Quant à la troisième partie, elle comprend l’analyse, l’interprétation et la
discussion des résultats obtenus. Cette partie est divisée en deux chapitres:
- Le premier rapporte l’effet du prétraitement des graines des espèces étudiées par les
extraits aqueux des algues, sur la germination et la croissance.
- Le deuxième présente les processus physiologiques et biochimiques améliorés par
suite au prétraitement des graines par les extraits des algues.
Une conclusion générale suivie par des perspectives clôturent ce mémoire.
2
SYNTEESE BIBLIOGRAPHIQUE
Première partie: biologie des graines
1. Structure des graines
Le développement des semences peut être divisé en trois phases séquentielles et temporelles:
phase d’histodifférenciation, phase de dépôt de réserve et phase de maturation et séchage. Au
cours de la phase d’histodifférenciation, les ovules fécondés subissent une division cellulaire
rapide et se développent en différents tissus de la graine; ensuite au cours de la deuxième
phase, il se produit un peu de division cellulaire avec l’expansion des cellules et dépôt de
réserves de semences (normalement des protéines, avec les lipides ou les glucides), le
stockage se produit principalement dans un tissu spécifique au types de semence (à savoir des
cotylédons ou un endosperme); enfin, le développement des semences se termine par la
troisième phase qui enregistre un séchage de maturation qui ralentit et arrête l’accumulation
de matière et conduit la graine dans un état de repos (Wanget al., 2014).
1.1 Variabilité des semences
Bien que les semences présentent un certain nombre de caractéristiques communes, Elles
différent par un certain nombre de caractères structurels, chimiques et fonctionnels:
1.1.1 Variation externe
Les variations de taille, forme, couleur et surface des graines sont multiples et jouent un rôle
important dans leur identification. Les formes communes des graines sont ellipsoïdes,
globuleuses, lenticulaires, oblongues, ovoïdes, réniformes et sectoroide. Les bruns et les noirs
constituent plus de la moitié des couleurs de la graine. Les couleurs visibles telles que le
rouge, le vert, le jaune et le blanc sont peu fréquentes. La surface des téguments varie de très
polie à nettement rugueuse (KOZLOWSKI, 1972).
1.1.2 Variation interne
Elles différent par le type, la taille et l'emplacement de l'embryon (KOZLOWSKI, 1972).
3
1.1.3 Variation physiologique
Les réserves peuvent être stockées dans l’embryon lui-même (au niveau des cotylédons) ou
dans l’albumen (tissu triploïde originaire de la double fécondation chez les angiospermes)
(KOZLOWSKI, 1972), alors que les gymnospermes contiennent un tissu de réserve haploïde
(Villegente, 2013).Dans les graines des gymnospermes les aliments de réserve sont stockés
principalement dans la femelle gamétophyte (mégagamétophyte haploïde qui se forme avant
la fécondation).
Les cotylédons peuvent stocker des nutriments, les synthétiser ou faire les deux. La
germination des graines ayant de tels cotylédons peut être épigée, où les cotylédons
émergeant du sol (par exemple: Fagus, Phaseolus et Robinia), ou hypogée où les cotylédons
restant sous terre (par exemple: Juglans, Pisum et Quercus) (KOZLOWSKI, 1972).
1.2 Substances de réserve de semences
La plupart des graines mûres contiennent deux ou plusieurs composés de réserve y compris
les glucides, les huiles et les protéines, et dans une large mesure ils sont synthétisés pendant le
développement de la graine. Le saccharose et les acides aminés importés de la plante mère,
sont les principales sources de carbone et d'azote pour la synthèse de composés de réserve
(Wanget al.,2014).On distingue trois grandes classes de graines en fonction de la nature de
leur tissu de réserve, les graines exalbuminées (les tissus de réserves sont directement dans les
cotylédons de l’embryon), les graines à albumen (où l’albumen est le tissu de réserves
nutritives de la graine) et les graines à périsperme (où le périsperme est le tissu de réserves de
la graine) (Villegente, 2013).Les principales réserves, représentées par les lipides et les
glucides, fournissent les squelettes de carbone et l’énergie (sous forme de liaisons phosphate à
haute énergie).
Les protéines de stockage représentent une substance de réserve importante dans toutes les
graines. Les graines contiennent suffisamment d'éléments minéraux pour la croissance des
plantules. Le phosphore est stocké sous forme de phytate qui est l'hexaphosphate d'inositol en
plus de produits végétaux secondaires contenant de l'azote, les amines, les alcaloïdes et les
cyanogènes La plupart de ces composés secondaires semblent offrir une défense chimique
contre les prédateurs et les agents pathogènes microbiens par leurs odeurs, leurs goûts ou leurs
apparences (Bradbeer, 1988).
4
1.3 Types de graines
Les graines peuvent être classées selon la composition en réserves séminales, ou selon la
teneur en eau (Villegente, 2013).
On distingue trois grands groupes de graines en fonction de la nature de leurs stocks
séminales.
Les graines à réserves amylacées: tel que le blé, qui possède beaucoup d’amidon (75 à
80%), de protéines (15 à 20%) et peu de lipides (1 à 2%).
Les graines à réserves lipidiques: qui se divisent en deux sous-groupes: celles contenant
plus de protéines que de lipides, c’est particulièrement le cas du soja dont les graines
renferment 20-30% de lipides, plus de 40% de protéines et très peu d’amidon, et celles
contenant plus de lipides que de protéines, c’est le cas du colza dont les graines enferment 40-
50% de lipides et environ 20% de protéines.
Les graines à réserves protéiques (protéagineuses) qui possèdent de 40 à 45% d’amidon,
mais également des protéines et peu de lipides (Villegente, 2013).
Néanmoins, d’un point de vue physiologique et en rapport avec la conservation des graines
(stockage à sec notamment), une autre classification des graines tient en compte leur teneur en
eau. Trois grands types de graines sont ainsi définis : les orthodoxes, les intermédiaires et les
récalcitrantes.
Les graines orthodoxes: elles supportent une très forte déshydratation et peuvent présenter
lors de leur dissémination une teneur en eau de 5% sans perte de viabilité lors de leur
conservation à sec. La majorité des graines appartiennent à ce type, qui possède une bonne
tolérante à la dessiccation.
Les graines intermédiaires: elles sont des graines orthodoxes mais dont la vigueur chute
drastiquement quand leur teneur en eau devient inférieure à 8%.
Les graines récalcitrantes: elles sont riches en eau à maturité et renferment 40 à 50% d’eau.
Elles ne tolèrent pas la dessiccation, se conservent mal, et on les retrouve essentiellement dans
les forêts tropicales et subtropicales (Villegente, 2013).
5
Figure 1: Les types et les compositions de graines d'angiospermes. A: ovule (composée d’un sac
embryonnaire, micropyle, chalaze, funicule, faisceau conducteur et des téguments), B: graine à
périsperme (composée de méristème apical, embryon, périsperme, radicule, endosperme micropylaire
et les cotylédons. C: graine sans albumen (composée d’une testa, axe embryonnaire (comporte une
radicule, un hypocotyle et un plumule) et les cotylédons). D: graine à albumen (composée d’un
endosperme micropylaire, une radicule, le testa, l’endosperme embryonnaire et les cotylédons)
(Villegente, 2013).
2. Tolérance à la dessiccation
Les graines récalcitrantes ont une forte teneur en eau (autour de 50%), à maturité ils se
conservent très difficilement. En revanche, les graines orthodoxes supportent la dessiccation
et se conservent très bien de nombreuses années, voire des siècles
(
Villegente, 2013), cette
propriété donne aux graines orthodoxes la capacité à survivre dans des conditions
environnementales extrêmes en fonction de l'espèce (Wanget al., 2014). De ce fait, de
nombreuses espèces cultivées sont orthodoxes, bien que certaines soient récalcitrantes, par
exemple celles d’avocatier (Persea americana) ou de caféier (Coffea L.)
(
Villegente, 2013).
De nombreux mécanismes de protection ont été proposés pour la dessiccation des semences, y
compris la « désactivation » métabolique, la stabilisation structurelle, l’accumulation des
molécules protectrices et l’élimination des ROS (Oxygen Reactive Species). Les détails de
certains de ces mécanismes de protection ont été identifiés par des études protéomiques
comme indiqué dans les sections suivantes :
6
2.1 Accumulation de protéines LEA
Les protéines abondantes d’embryogenèse tardive (LEA) sont bien caractérisées comme
molécules protectrices contre le stress de dessiccation (Wang et al., 2014). En effet, elles
jouent un rôle de protection cellulaire et pourraient autant agir comme des « réservoirs » d’eau
grâce à leur propriété d’hydrophylicité au temps où la teneur en eau diminue et la tolérance à
la dessiccation est acquise
(
Villegente, 2013). Par exemple, Dans les semences de maïs, les
protéines LEA (par ex. EMB564) sont accumulées abondamment dans les graines tolérantes à
la dessiccation et diminué en quantité pendant la germination lorsque la graine a perdu son
tolérance à la dessiccation (Wang et al., 2014).
2.2 Enlèvement de ROS
La déshydratation perturbera le métabolisme des graines et entraînera la production des ROS,
tels que H2O2, O2-, l’oxygène singulet (1O2) et le radical hydroxyle (OH-). À faible
concentration, les ROS peuvent agir en tant que messager pour réguler le processus
biologique, alors qu'ils peuvent endommager les composants cellulaires, comme les lipides,
les protéines et l’ADN à une concentration plus élevée. La carbonylation des protéines est
l’une des plus courantes modifications de protéines survenant par les ROS. Le prétraitant avec
la nitrate (NO) diminue la sensibilité à la dessiccation des semences. Il a été proposé que NO
favorise la tolérance à la dessiccation des semences en diminuant et en augmentant la
carbonylation et la S-nitrosylation d'enzymes antioxydantes, respectivement, qui augmente la
capacité des enzymes antioxydantes à supprimer les ROS (Wang et al., 2014).
2.3 Petites protéines de choc thermique
Les petites protéines de choc thermique (HSP) jouent pareillement un rôle essentiel dans la
tolérance à la dessiccation des graines orthodoxes. Ces petites protéines forment des
oligomères qui constituent un complexe autour de leurs substrats qui sont des protéines ou des
complexes protéiques à protéger. Les substrats des HSP sont ainsi réservés dans un état stable
au cours de la déshydratation des graines et peuvent être rendus fonctionnels très brusquement
grâce à l’action d’autres protéines de choc thermique (HSP) (Villegente, 2013).
2.4 Autres mécanismes
Le protéasome est une multi-sous-unité complexe protéinase impliqué dans l'ATP /
l'ubiquitine-dépendant des voies protéolytiques, qui supprime les tâches redondantes ou des
7
protéines endommagées. Par exemple, dans les semences de maïs, le changement de la
quantité de sous-unité protéasome est en corrélation avec le changement de tolérance à la
dessiccation au cours du développement et la germination des graines (Wang et al., 2014).
L’acide abscissique (ABA) est un sesquiterpénoïde composé de 15 carbones (C
15
H
20
O
4
)
résultant du clivage des caroténoïdes et qui contrôle le stockage et l’accumulation des réserves
de la graine ainsi que la tolérance à la dessiccation des graines orthodoxes. Cette
phytohormone induit notamment l'expression des protéines LEA (Villegente, 2013).
3. Germination
3.1 Définition
La germination est le processus physiologique qui permet le passage du stade de la graine
quiescente au stade plantule (Villegente, 2013). Le processus de germination débute dès que
la graine sèche est imbibée (Anzala, 2006) et au final l’apparition de la radicule de l’embryon
(Raveneau, 2012). En règle générale, un embryon mature est constitué de la tige apicale
méristèmatique, cotylédons (feuilles embryonnaires), hypocotyle (axe embryonnaire
semblable à la tige sous les cotylédons) et la radicule (racine embryonnaire)(Steinbrecher et
Leubner-Metzger, 2018).La germination commence par des séquences d'événements aux
niveaux moléculaire et cellulaire qui précèdent la croissance visible de l'embryon (Bradbeer,
1988). Elle est habituellement décrite en trois phases (Ma et al., 2017).
3.1.1 Imbibition
La phase pendant laquelle la graine pompe rapidement une grande quantité d’eau aboutissant
à la réhydratation de tous les tissus. Les activités métaboliques telle que la respiration
deviennent très importantes (Villegente, 2013). Cet accès d’eau est accompagné d’une
élévation de la consommation d’oxygène suite à l’activation des enzymes mitochondriales
(Anzala, 2006).
3.1.2 Germination au sens strict
Elle correspond au plateau métabolique (Raveneau, 2012), elle est mise en route initialement
grâce à l'ARNm présent dans la graine (Wang et al., 2014), est distincte par une stabilisation
de la prise en eau par la graine. Au cours de cette phase, la graine peut être réversiblement
déshydratée sans dégâts pour sa viabilité. Cette phase se termine par l’émergence de la
radicule (ou d’une partie de l’embryon) au travers les téguments. Les activités métaboliques
peuvent ainsi reprendre et la respiration est très importante (Villegente, 2013). L’existence
8
d’eau et d’oxygène accède l’activation des processus respiratoires et mitotiques. L’eau remet
mobiles et actives les phytohormones hydrosolubles en réserve dans la graine. C’est le cas des
gibbérellines qui sont transportées vers la couche à aleurones où elles vont activer la synthèse
d’hydrolases (telles que les alpha-amylases, les nucléases ou les protéinases) essentielles à la
dégradation des réserves, à la division et l’élongation cellulaire.
La mobilisation des réserves lipidiques et amylacées de la graine se font tardivement alors que
la dégradation des oligosaccharides est achevée après 3 jours de germination (Raveneau,
2012).Les amylases hydrolysent l’amidon entreposé dans l’albumen et délivrent des
molécules de glucose, substrat du métabolisme respiratoire. Les nucléases permettent
l’affranchissement d’acides nucléiques impliqués dans la formation des cytokinines,
hormones qui facilitent la division cellulaire. Les protéases lysent les réserves protéiques qui
maintiennent la formation de phytohormones telle que l’auxine responsable de l’élongation
des cellules (Anzala, 2006).
3.1.3 Croissance
Quand la radicule est sortie de la semence, le processus de germination est terminé
(Miransari et Smith, 2014), et exprimée par une reprise de l’absorption d’eau. Cette phase
correspond à l’installation et au développement de la plantule (Villegente, 2013), marquée par
une absorption importante d’eau et une forte élévation de la respiration. La consommation de
l’oxygène serait due aux enzymes néosynthétisées (Anzala, 2006). L’initiation de la
croissance est donc une étape cruciale de la progression du semis à la levée des plantules
(Benech-Arnold et Sánchez, 2004). La germination peut être épigées ou hypogiée.
3.2 Facteurs stimulant la germination
La promotion de la germination après la levée de la dormance nécessite souvent une
exposition à un nombre de stimuli environnementaux spécifiques. Par exemple l’eau, les
températures fluctuantes et la lumière, qui entraînent une levée de la dormance pour de
nombreuses graines bien que d’autres facteurs, à savoir, CO2, NO3 -, O2, et l’éthylène,
peuvent être impliqués dans ce phénomène, dans les conditions naturelles. (Benech-Arnold et
Sánchez, 2004; Bradford et Nonogaki, 2007)
9
Figure2 : Évolution dans le temps des évènements physiques et métabolique au cours de la
germination (Phases I et II) et le début de la croissance de plantule (Phase III) (Raveneau, 2012).
3.2.1 Eau
Toutes les graines nécessitent une humidité suffisante pour l'imbibition et la germination et la
plupart vont germer même avec un excès d’eau. Pour certaines graines, telles que la betterave
rouge (Beta vulgaris) et les épinards (Spinacea oleracea), des quantités excessives d’eau
réduisent la perméabilité de la cuticule à l'oxygène et inhibent la germination (Bradbeer,
1988). La quantité d’eau nécessaire à la germination d’une graine est très faible. Le débit
d'eau du sol dans la graine dépend du potentiel hydrique (Benech-Arnold etSánchez, 2004).
3.2.2 Température
Chaque espèce a une plage de températures à laquelle la germination aura lieu et à quel
l’établissement de la plantation est possible. À basse température, l'imbibition peut être
possible, mais la croissance des embryons ne peut pas s'ensuivre, grâce à des dommages aux
embryons qui peuvent empêcher la germination. De même, des températures élevées
inadéquates peuvent permettre une imbibition mais ne permettent pas la croissance
d'embryons (Bradbeer, 1988). La température affecte à la fois les propriétés du sol vis-à-vis
de l’eau et l’activité biologique des graines. Pour que la germination se produise, la
10
température de l’environnement de la graine doit se situer dans un environnement favorable,
spécifique à l’espèce (Benech-Arnold et Sánchez, 2004), toute en régulant l'ABA par rapport
à la Balance de biogenèse de l'AG (Shu et al., 2016).
En plus des changements des températures saisonnières stimulent la germination. Par
exemple, l’amplitude thermique est importante chez des espèces telles que Chenopodium
album, où l'efficacité d'éliminer de la dormance s'est améliorée avec l'amplitude de la
température qui varie de 2,4 à environ 15°C (Bradford et Nonogaki, 2007).Qui affecte la
dormance primaire des semences en régulant la perméabilité de la membrane (Shu et al.,
2016).
3.2.3 Aération (besoins en oxygène et CO
2
)
La faible disponibilité en oxygène réduit ou même empêche la germination chez la plupart des
espèces. A un stade précoce de la germination, il y’a une forte augmentation du taux de
respiration des graines. Les Besoins en oxygène augmente avec la température et en cas de
stress lumineux et / ou hydrique. (Benech-Arnold etSánchez, 2004), en effet l'oxygène est
l'accepteur d'électrons terminal dans la respiration et une absence ou une insuffisance de
l'apport en oxygène inhibe la respiration nécessaire pour la germination de la plupart des
graines et entraîne également une accumulation de produits potentiellement toxiques de la
respiration anaérobique, tels que l'acétaldéhyde, éthanol et lactate et il en résulte la mort des
semences (Bradbeer, 1988). Les faibles concentrations de CO2 stimulaient la germination,
mais peut parfois l’affecter en association avec de l’éthylène (Benech-Arnold etSánchez,
2004).
3.2.4 Lumière
Chez de nombreuses espèces, la germination est stimulée lorsque les graines hydratées sont
exposées à la lumière, qui est perçue par les photorécepteurs, en particulier ceux du
phytochrome (Bradford et Nonogaki, 2007).
3.2.5 Nitrates
Chez la plupart d’espèces, la germination est stimulée par des faibles doses de nitrates. Bien
que les mécanismes par lesquels les nitrates stimulent la germination sont en grande partie
inconnus, une hypothèse dit qu’ils agissent sur les membranes cellulaires ou les transporteurs
(Bradford et Nonogaki, 2007).
11
3.3 Effet de l’acide géberillique (GA) et l’acide abscissique (ABA) sur la
germination des graines
La dormance et la germination des graines sont régulées par les concentrations ABA et AG et
leurs ratios qui évoluent dans le processus de germination des graines. L’AG stimule la
germination de graines dormantes, alors que L'ABA inhibe la croissance des radicelles. Le
niveau d’AG est bas dans les graines sèches et atteint son plus haut niveau après l'imbibition
de deux jours, mais le niveau d’ABA est le plus élevé dans les graines sèches et diminue à son
niveau le plus bas après un jour d'imbibition (Ma et al., 2017).
L’ABA, l’éthylène et le sucre interagissent fortement pendant la régulation de la germination
et de la croissance précoce des plantules (Koornneef et al., 2002). L’AG induit l'expression
de gènes codant pour l’alpha-amylase, qui est supprimée par ABA, mais l’ABA induit
l'expression de la protéine kinase. Le ratio AG / ABA est crucial pour la régulation de la
dormance et la germination des semences. Lorsque le rapport est supérieur, la dormance est
maintenue. En revanche, lorsque le rapport est bas, la dormance est libérée et la germination
est favorisée (Maet al., 2017).
4. Dormance de semences
4.1 Définition de la dormance
La dormance est l'échec temporaire d'une graine à compléter sa germination dans des
conditions favorables. Cela signifie qu’elle ne peut pas terminer la phase II (Wang et al.,
2014), c’est un stade crucial dans le cycle de vie des plantes (N’DRI et al., 2011). Le terme
dormance désigne l’état d’une plante ou d’un organe de la plante (les graines, les bulbes, les
Figure3:
L’acide géberrilique: (AG)
(C
19
H
22
O
6
) (Yakoubi, 2014)
Figure4:
L’acide abscessique: ABA
(Yakoubi, F; 2014) (C
15
H
20
O
4
)
(Villegente, 2013)
12
tubercules, les bourgeons, et les plantes entières) qui est généralement caractérisé par une
arrestation temporaire dans la croissance et le développement (Bradford et Nonogaki, 2007).
Certaines graines naissent dormantes, d’autres acquièrent la dormance et certains ont une
dormance poussée, ces trois catégories de dormance sont appelées respectivement « innée », «
induite » et « forcée » (Bradbeer, 1988).
La dormance est un trait qui a probablement été acquis dans des environnements
défavorables, tels que la chaleur, le froid et la sécheresse (Bradford et Nonogaki, 2007). La
germination des graines dépend de l’équilibre hormonal de la graine, de l’environnement et
d’autres paramètres telles que la salinité, l’acidité, la température et la lumière (Miransari et
Smith, 2014).
4.2 Classification
4.2.1 Dormance endogène
Dans certaines familles de plantes, telles que les Orchidaceae et les Orobanchaceae, les
graines contiennent des embryons indifférenciés consistant habituellement en seulement 2 à
100 cellules. Contrairement à d’autres graines à embryons, ces graines ne contiennent pas de
réserves suffisantes pour compléter le développement et la germination des embryons.
D'autres graines avec de petits embryons achèvent leur phase morphogénétique et ont un
embryon totalement différencié en termes de structure, mais ces embryons n'entrent pas dans
la phase de maturation; c'est-à-dire qu'ils n'augmentent pas et n'accumulent pas de réserves
alimentaires. Des graines de ce type contiennent généralement des quantités relativement
importantes de tissu d’endosperme, qui entoure souvent entièrement le petit embryon. Ces
embryons doivent croître à l’intérieur de la graine dispersée avant la germination. Cela a été
étudié particulièrement bien dans le café (Coffea arabica) et le céleri (Apium graveolens)
(Bradford et Nonogaki, 2007).
4.2.2 Dormance exogène
Les revêtements d'embryons comprennent les tissus de graines et de fruits pouvant être morts
ou vivants. Leur contribution au niveau de dormance peut être physique, chimique ou
mécanique (y compris les tissus entourant l’embryon (l'endosperme et le testa), des composés
phénoliques, dérivés de graines ou des unités de dispersion peuvent inhiber la germination), à
part ou des combinaisons de ceux-ci (Bradford et Nonogaki, 2007).
13
4.3 Contrôle environnemental de la dormance
La variation des facteurs de l'environnement pendant la maturation des semences conduit à
différents niveaux de dormance entre les graines (Née et al; 2017). Par exemple, une faible
dormance est généralement associée à une forte température, jours courts, sécheresse et la
disponibilité des éléments nutritifs pendant le développement des graines. En revanche, il est
signalé que les basses températures au cours de la première moitié du remplissage du grain,
combinés avec des températures élevées au cours de la seconde moitié, entraînent un faible
niveau de dormance et vraisemblablement lors de la germination avant la récolte.
Inversement, les températures élevées du premier semestre combinées avec des températures
basses au cours de la seconde a produit la dormance la plus élevée (Benech-Arnold, et
Sánchez, 2004). Pour certaines espèces estivales annuelles, la dormance est libérée lorsque
les graines imbibées connaissent des températures basses en hiver (stratification), alors que le
niveau de dormance est augmenté par les températures élevées pendant l'été (Bradford et
Nonogaki, 2007).
Figure5: Effet des conditions environnementales sur le développement, la germination et la
dormance des graines (Yakoubi, 2014).
4.4 Levée de la dormance des semences
4.4.1 Retrait du fruit
Les graines qui se dispersent naturellement en tant que fruits entiers ou une section de fruit
peuvent être retirés du fruit après les traitements de congélation, de refroidissement et de
14
stockage à sec, et soumis à nouveau au gamme standard de tests de germination (Bradbeer,
1988).
4.4.2 Isolement de l'embryon
L’apparition de la dormance de l’embryon peut être testé par dissection des embryons de
graines ayant été soumises à un traitement, suivis des tests de germination standard
(Bradbeer, 1988).
4.4.3 Scarification
La dormance peut être levée simplement en rompant le revêtement de la graine. Cela peut être
fait avec un scalpel ou une aiguille montée. Alternativement H2S04 concentré peut être
appliqué avec le plus grand soin (Bradbeer, 1988).
4.4.4 Traitement dans des conditions variables
Pour certaines graines, l'exposition à la fluctuation des conditions de température ou
d’éclairage est obligatoire pour la germination. Par exemple, une journée de 12 h à 16 ° C
peut alterner avec une nuit de 12 h à 6 ° C (Bradbeer, 1988; Benech-Arnoldet Sánchez,
2004).
4.4.5 Traitement avec des produits chimiques
Les produits chimiques qui pénètrent jusqu'à l'embryon et stimulent l'activité métabolique
sont souvent efficaces pour la germination. Quatre produits chimiques facilement disponibles
sont l'acide gibbérellique 1O- 4 M (GA3), 1O- 4 M kinétine, 0,1 M thiourée et 0,2% de
KN03. (Bradbeer, 1988; Benech-Arnold et Sánchez, 2004).
Le traitement aux nitrates ou aux nitrites peut briser également certains types de dormance. Il
est probable que cela est lié à la production de NO à partir de nitrite dans les mitochondries
dans les conditions hypoxiques à l'intérieur de la graine, étant donné également que NO peut
seul casser la dormance. Par exemple, chez Arabidopsis, la dormance est levée par
stratification et par les nitrates exogènes (Wang et al., 2014).
15
4.4.6 Traitement aux gaz
Bien que le dioxyde de carbone et l’éthylène puissent être responsables de l'imposition de la
dormance, ils peuvent aussi la sortir, soit seul ou ensemble (Bradbeer, 1988; Benech-
Arnold, et Sánchez, 2004)
4.4.7 Lessivage
La lixiviation peut être obtenue en modifiant l'eau dans une boîte de Pétri à des intervalles
quotidiens. Alternativement, un appareil dont les graines sont continuellement lessivées par
un écoulement lent d’eau (Bradbeer, 1988).
4.4.8 Lumière
La lumière favorise ou inhibe la germination, la détermination du besoin en lumière en termes
de durée, d’intensité et de qualité d’éclairage sont indispensables (Bradbeer, 1988).
La lumière est un environnement majeur pendant la germination des semences, elle augmente
l'expression des gènes anabolisants de l'AG, GA3ox1 et GA3ox2, et en réprimant l’expression
de GA2ox2, un gène de catabolisme de l’AG. Des études antérieures ont démontré que la
lumière bleue réprime la germination des graines en améliorant la transcription de gènes de
biosynthèse de l'ABA et l’altération de l'expression des gènes cataboliques de l'ABA (Shu et
al., 2016).
4.4.9 Dessiccation après maturation
Pour les espèces produisant des graines au printemps / été et dont les semis émergent en
automne, une période de dessiccation prolongée conduit souvent à une perte de dormance
primaire des semences qui est présent lorsque les graines matures sont répandues est appelée
« Dessiccation après maturation » (Bradford et Nonogaki, 2007)
4.4.10 Stratification
Dans une proportion élevée d’espèces des régions tempérées, en particulier celles adaptées au
printemps, l'exposition au froid dans des conditions humides enlève la dormance des graines
(Wang et al., 2014). Il est recommandé de placer des graines des espèces forestières dans du
sable ou du sol humide et les maintenant à l'extérieur pendant l'hiver avant le semis de
printemps afin d'obtenir une meilleure germination des semences (Bradford et Nonogaki ,
2007) en diminuant l‘effet néfaste des téguments et surtout en éliminant la dormance
16
embryonnaire (Cbme, 1982). Cette méthode est une pratique utilisée pour rompre la
dormance primaire, dans de nombreuses semences forestières et horticoles, et est
généralement appelé stratification (Bradford et Nonogaki, 2007).
4.5 Dormance affectée par deux facteurs ou plus
Beaucoup de graines ne germent pas ou montrent une germination inférieure à 100%. Dans de
tels cas, une germination élevée souvent résultats de l'utilisation de deux traitements distincts
de levée de dormance appliqués soit simultanément ou successivement. Ainsi, les
combinaisons de scarification avec illumination ultérieure ou un refroidissement ou un choc
thermique ou un traitement à la gibbérelline étaient nécessaires à la germination (Bradbeer,
1988).
5. Priming
5.1 Définition
Le terme « amorce de graine » a été inventé par Malnassy (1971) qui traite une pratique qui
favorise l’émergence rapide et uniforme des plantules, donc bénéfique pour un meilleur
établissement des cultures (Rakshit et Bahadur Singh, 2018).Les traitements pré-germinatifs
(ou de pré-germination) semblent des procédés physiologiques qui améliorent la production
végétale en modulant les activités métaboliques de la germination avant l'apparition de la
radicule, c'est à dire au cours de la phase réversible de la germination, au cours de laquelle la
graine peut repartir à son état initial sans dommages (Boucelha, 2015).
5.2 Importance de l’amorçage des semences
Il a été établi que l’amorçage des semences peut augmenter la germination des graines,
l’indice de vigueur et leurs potentiels de germination. L’amorçage également raccourcit le
temps nécessaire à la levée des graines et augmente le pourcentage de germination en
condition de déficit en eau. Il améliore également ou régule la capacité de la tolérance au
stress dû au sel et au froid et améliore l’état sanitaire des feuilles et des racines (Rakshit et
Bahadur Singh, 2018).
Beaucoup d’auteurs ont montré que chez différentes espèces de grandes cultures tels que le
haricot, la lentille, le blé, le maïs, le riz, la pastèque, le melon, la tomate, la carotte et
l'amarante, que le priming des semences permet la levée de la dormance, l'accroissement et la
synchronisation de la germination ainsi qu'une meilleure croissance, une floraison plus
17
précoce, une plus grande tolérance aux stress abiotique et un rendement plus grand
(Boucelha, 2015).
Figure 6: Courbes d'hydratation des semences et phases de germination des semences traitées
et non traitées (Boucelha, 2015).
5.3Types d’amorçage (ou priming)
L'amorçage des semences est de plusieurs types dépendant du matériau utilisé, qui comprend
l’amorçage hydraulique (addition continu ou successive d'une quantité limitée d'eau aux
semences), osmo-conditionnement ou osmo-amorçage (exposant les graines à un potentiel en
eau externe relativement faible), halo-amorçage (trempage préalable des graines dans une
solution saline), amorçage hormonal (amorçage dans des solutions contenant une quantité
limitée de régulateurs de croissance des plantes ou d’hormones), nutri-amorçage (les graines
sont trempées dans des solutions contenant le facteur limitant la croissance de la plante) ,bio-
amorçage (enrobage des semences avec agents de biocontrôle), amorçage rédox qui
représente l’état rédox de la cellule et régule les processus clés de la croissance et du
développement ainsi que la tolérance au stress en réponse à des stimuli externes (Rakshit et
Bahadur Singh, 2018).
18
Figure7: Différents types d’amorçage (Rakshit et Bahadur Singh, 2018).
5.4Techniques de prétraitement des semences
5.4.1 Traitements chimiques
Le temps de traitement peut être raccourci avec une scarification chimique, qui prend
quelques minutes à quelques heures. L'efficacité du traitement chimiques des semences
dépend de nombreux facteurs, notamment le cultivar, la méthode de récolte, l’environnement
de production des semences et l’année récolte (Kimura et al., 2015).
5.4.2 Traitements physiques
La scarification mécanique met un terme à la dormance due au tégument par sa fissuration et
l'augmentation de l'entrée de gaz et de l'eau dans les graines (Kimura et al., 2015).
19
Figure 8: Nouvelles technologies appliquées pour la germination des semences (Rifna et al.,
2019).
5.4.3 Traitement à haute pression (HPP)
La germination est significativement en corrélation avec le niveau de pression et le temps
d'exposition qui inhibe le processus métabolique et physiologique impliqué dans
développement des germes (Rifna et al., 2019).
5.4.4 Traitement au champ électrique pulsé (PEF)
En gros, le traitement par PEF a eu un impact positif sur l’augmentation de la productivité de
la graine et son pouvoir germinatif. L'interaction dipôle-dipôle introduit par un champ
électrique appliqué, provoquant des changements physiologiques dans les graines favorisent
une respiration plus rapide, une absorption plus élevée de l'eau, et l’augmentation du niveau
de photosynthèse entraînant une augmentation de la capacité de la graine.
20
Rifna et al. (2019) et Kimura et al. (2015) ont signalés que l’intensité de champ de 1300 V
pendant une période d'exposition de 15 min sur les graines de pois chiche conduit à une
augmentation des propriétés de germination.
5.4.5 Échographie (US)
Le terme "ultrason" décrit les ondes de pression de fréquences sur la gamme 20 kHz. La
technologie de génération des ultrasons a également été efficacement utilisée pour augmenter
le taux de germination et les paramètres de croissance des graines. En fait, ils vont créer de
nombreux petits trous et fissures sur le tégument qui ont facilité l’imbibition de la graine en
parallèle avec l’augmentation de la disponibilité en oxygène à travers ces fissures (Rifna et
al., 2019; Kimura et al., 2015).
5.4.6 Traitement à l'ozone
L'ozone, étant un oxydant puissant, a trouvé une large application dans l'agriculture et le
secteur d'alimentation. Sur la graine, il a été largement utilisé pour la dégradation de
mycotoxines, l’aflatoxine et des champignons.
L’ozone a un effet positif sur la germination des graines. Rifna et al. (2019) montrent que le
traitement à l'ozone fait atténuer la dormance des semences de tomate, il augmente la
germination de 95% par rapport au témoin.
5.4.7 Lumière UV
Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement lumineux électromagnétique qui est
généré par le soleil ou une source de lumière et qui est imperceptible à l’œil humain. La
lumière UV a des longueurs d'onde comprises entre 100 à 400 nm. Il est également subdivisé
en quatre bandes: UV-A de 315 à 400 nm; UV-B de 280 à 315 nm; UV-C de 200 à 280 nm et
le vide UV de 100 à 200 nm.
Le prétraitement pendant 6 h avec les UV-A et les UV-C a amélioré la germination avec des
pourcentages respectifs de 100% et 85% des semences traitées, par rapport aux témoins. Cela
a été expliqué par le fait que les photons d’UV sont plus vigoureux que la lumière visible et a
eu un impact important sur la cellule à la surface de la plante provoquant la rupture de
l'enveloppe externe de la graine et améliorant la germination (Rifnaet al., 2019; Kimura et
al., 2015).
21
5.4.8 Champ magnétique
La germination des graines est affectée par deux niveaux de lignes de champ à savoir le
champ électromagnétique exercé par l’objet chargé électriquement et le champ magnétique
statique. C'était parce que les graines après exposition aux lignes de champ magnétique ont
montré un plus d'activité de l'alpha-amylase améliorant ainsi la germination (Rifna et al.,
2019; Kimura et al., 2015).
5.4.9 Rayonnement hyperfréquence
L'impact positif des rayonnements micro-ondes sur l'amélioration de la graine peut être
expliqué par la formation des points chauds et une augmentation du mouvement de l'eau entre
les semences aux hyperfréquences appliquées qui améliorent la germination des graines.
D'autre part, l'effet inhibiteur résulte de sortie d'une puissance plus élevée et d'un temps
d'exposition plus long. Rifna et al. (2019)ont constatés que des grains d'orge traités avec un
rayonnement micro-ondes augmente leur vigueur, après une exposition de 20s.
5.4.10 Plasma non thermique (NTP)
Le plasma est un état de haute énergie et se compose d’ions négatifs et positifs, d’électrons et
des molécules neutres rendant le plasma neutre dans l’ensemble. Récemment, l'utilisation de
la technologie non thermique, à savoir le plasma froid a également été étudié pour améliorer
la germination et le taux de croissance (Rifna et al., 2019).
5.4.11 Eau oxydante électrolysée (EOW)
L’eau oxydante électrolysée (EOW), aussi appelée acide fort ou eau électrolysée (SAEW) a
été introduite au Japon. L’EOW produit de l'électricité et passe dans une solution d'eau salée
diluée dans laquelle une membrane est placée pour séparer l'anode et la cathode.
L’utilisation de l’EOW a également révélés avoir un impact positif sur l’amélioration de la
germination des graines. Rifna et al. (2019) ont montrés que le poids frais des pousses et le
taux de germination s'est accéléré avec le traitement avec l’EOW à pH 3.30 des graines de
chou.
22
5.4.12 Eau activée au plasma (PAW)
Le plasma est la quatrième matière à haute phase d’énergie, il a trouvé une large application
dans l'agriculture et l'industrie alimentaire depuis le XIXe siècle. Cependant, au milieu du
vingtième siècle, des scientifiques ont révélé une nouvelle application de la technologie du
plasma; un nouveau type d'eau qui est libre de produits chimiques, du sel et de processus
nocifs appelé eau activée au plasma (PAW).
L’PAW est utilisé dans la gestion des eaux usées et le domaine agricole, et est également
démontré qu’il a un bon impact sur la germination des graines. D'où l'eau activée par plasma
est considérée comme une nouvelle technologie dans l'amélioration du pourcentage de
germination et du taux de croissance des graines (Rifna et al., 2019).
23
DONNEES BIBLIOGRAPHIQUES
SUR LES ESPECES ETUDIEES
1. Espèces d’algues utilisées
1.1 C. baccata
1.1.1 Taxonomie
Règne: Chromista (Noël, 2015).
Phylum: Ochrophyta
Classe: Phaeophyceae
Famille: Cystoseiraceae
Genre: cystoseira
Espèce: baccata (Chiarore, 2017).
1.1.2 Morphologie
Les espèces du genre Cystoseira comme des algues arborescentes (à l’exception de Cystoseira
dubia), souvent de grande taille jusqu’à 1 mètre ayant un seul axe primaire (cauloïde) ou
plusieurs (Chiarore, 2017).
Figure9: Morphologie du thalle. A: Cystoseira algeriensis (à simple cauloïde) B: Cystoseira
brachycarpa (à plusieurs cauloïdes) (Chiarore, 2017).
24
Cystoseira baccata est couramment solitaire, de couleur olivâtre, non iridescente et mesure
jusqu'à 1 m de long. Le thalle non cespiteux est relié par une bande conique épaisse et
noirâtre. Les rameaux de la région radicale sont aplatis et non épineux. Les flotteurs sont le
plus couramment gros et bien clairs sur les axes primordiaux. Les réceptacles mesurent 1 à 5
cm et sont illégalement noduleux. Cystoseira baccata est une espèce photophile qui se trouve
sur les roches jusqu'à -25 m (Noël, 2015). Les plantes sont de couleur sombre et de texture
coriace et non irisée. On peut trouver des plantes de C. baccata sur le rivage toute l’année,
mais leur aspect varie considérablement avec la saison (Roberts, 1967).
Figure 10: Thalle de Cystoseira baccata (Noël, 2015).
1.1.3 Cycle de vie
Cette espèce étant fertile toute l'année (Roberts, 1967). Les espèces de Cystoseira se
reproduisent sexuellement au cours d'un cycle de vie monogénétique diplobiontique, la phase
haploïde étant uniquement représentée par les gamètes. Les gamétanges sont produits dans
des chambres enfoncées (conceptacles) qui se développent à mesure que les plantes diploïdes
mûrissent. Les gamètes femelles (oosphères) et les gamètes mâles (spermatozoïdes
biflagellés) sont extrudés en mucilage à travers l'ostiole, un pore du conceptacle, souvent
encore contenu dans leurs gamétanges respectifs. Les oosphères fécondés (zygotes à 2n)
commencent le développement à l'extérieur des récipients. Les zygotes microscopiques
mettent plusieurs mois à se développer pour atteindre une taille macroscopique dans des
conditions optimales (Chiarore, 2017).
25
Figure11: Cycle de vie du genre Cystoseira (Chiarore, 2017).
1.1.4 Habitat
L'espèce peut être sublittorale ou intertidale (Roberts, 1967).
1.2 P. pavonica
1.2.1 Nomenclature
Règne: Chromista
Division: Phaeophyta
Classe: Phaeophyceae
Ordre: Dictyotale
Famille: Dictyotaceae
Genre: Padina
Espèce: pavonica (Tazarki et al., 2018).
1.2.2 Généralités
L'algue P. pavonica est une algue brune avec une lame de thalle ou un ruban fin et souvent
membraneux (Tazarki et al., 2018), de couleur brunâtre et blanchâtre, mince, aplati et
26
fréquemment concave. La longueur du thalle varie de cinq à dix cm, agrémenté de calcaire,
pourvu d’un périssable pédoncule. Elle est localisée tout le long des côtes tunisiennes avec
une surabondance dans les lagunes et dans les îles (îles Zembra et Zembretta, Kerkennah,
Jerba, la Galite et la Goulette) (Rinez-Omezzine, 2018).
Figure12: Photo d'une espèce d'algues: Padina pavonica (Tazarki et al., 2018).
1.2.3 Composition chimique
Padina povanica montre la présence de douze stérols dont les plus importants sont le
cholestérol et le fucosterol en plus de sa fortune en calcium. Nombreux autres substances ont
été reconnues à savoir: les acides gras, dont le plus abondant est l’acide palmitique, suivi de
l’acide myristique, des esters aromatiques, de l’alcool benzylique, de l’aldéhyde benzoique,
de phénol et de composés soufrés. Cette espèce d’algue parait être une source particulière de
protéines et de lipides pour les poissons (Rinez, 2018).
2. Espèces cibles
Quatre espèces cibles ont été employé dans ce présent travaille à savoir la carotte, le lin, le
maïs et le persil.
27
La carotte Le lin Le maïs Le persil
Nom latin Daucus carata
L.
Linum
usitatissimum L.
Zea mays L.
Petroselinum
crispum L.
Classification La carotte est un
végétal diploïde
et possède 2n =
18
chromosomes
(Lecomte,
2013).
Genre: Daucus
Espèce:carota
Ordre:Apiales
Famille:Apiace
ae
(Ibrahim et
etjirde, 2017).
Le lin est une
plante de culture
diploïde (2n = 30)
autogame
(principalement
auto-pollinisatrice)
(Hall et al., 2016).
Règne Plantae
Sous règne
Tracheobionta
Division
Magnoliophyt
Classe
Magnoliopsid
Sousclasse
Rosidae
Ordre Linales
Famille Linaceae
Genre Linum
(«Lin cultivé,»
2019)
Le Maïs a pour
dénomination
scientifique
Zeamays L. Il
appartient à la
classe des
monocotylédones
la sous-classe des
commélinidaes,
l'ordre des
cypérales, la
famille des
poacées (ou
graminées) et la
sous-famille des
panicoïdées
(Abdel-Aziz,
2012).
Le persil
(Petroselinum
crispum) est une
plante appartenant à
la famille des
Apiacées
(anciennement les
Ombellifères)
(Daradkeh et Essa,
2018).
Règne Plantae
Sousrègne
Tracheobionta
Division
Magnoliophyt
Classe Magnoliopsid
Sousclasse
Rosidae
Ordre Apiales
Famille Apiaceae
Genre Petroselinum
(«Persil,» 2019)
Généralités Les carottes
(Daucus carata
L.) sont des
bisannuelles de
la famille des
Apiaceae
(Umbelliferae).
(Luo et al.,
2008).
La croissance
des racines de
carotte est la
plus rapide à
une température
comprise entre
15 et 18 ºC,
tandis que les
températures
optimales pour
la croissance des
pousses sont un
peu plus
Le lin prospère
mieux dans les
régions au climat
humide et
modérément chaud,
avec une humidité
suffisante pendant
la période de
croissance. Le lin
est bien adapté à
l’Ouest canadien
où les températures
varient de 10 à 25 °
C. Le lin est mieux
adapté sur des sols
moyennement
lourds et bien
drainés. Les plantes
de lin sont
tolérantes à une
large gamme de
pH, le meilleur
Le plant de maïs
subit différents
stades de
développement
distincts pour
compléter son
cycle de vie, à
savoir « végétatif
» et « reproductif
» (Subediet Ma,
201+1).
La phase de
sécheresse la plus
décisive du maïs
est de cinq jours
avant la floraison
femelle, un stress
hydrique à cette
durée emporte
des dégâts de
rendement.
La température
parfaite pour la
pollinisation et la
production des
semences du persil
est de 29 à 30 °C.
Dans les zones
ensoleillées avec des
conditions
environnementales
adéquates, dans un
sol humide avec un
pH de 5,3–7,3,le
persil peut prendre
60–120 cm de
hauteur. Le persil est
délicat au stress
hydrique (Daradkeh
et Essa, 2018).
28
élevées. Les
graines de
carotte peuvent
germer à basses
températures
mais la période
de germination
est plus courte à
des températures
plus élevées et
une température
du sol d'au
moins 10 ºC est
donc
recommandée.
Les carottes
tolèrent les
longues journées
mais ont besoin
de basses
températures
pour provoquer
la
floraison(Ibrahi
m et jirde,
2017).
Leur point de
congélation est
de -1,2 ° C (29,8
° F) (Luo et al.,
2008). Les
basses
températures
sont nuisibles à
la formation du
carotène et donc
à une coloration
correcte de la
racine
(Lecomte,
2013).
développement de
lin a été enregistré
à pH 6,0 dans du
sable culture (Hall
et al., 2016).
(Abdel-Aziz,
2012).
Le Maïs ainsi que
d'autres
graminées
tropicales
(comme la canne
à sucre ou le
sorgho), fait
partie des plantes
dites en C4
(Subedi et Ma,
2011), elle
demande une
température
minimum de
10°C pour une
germination
active. C'est une
culture qui
spécifie les sols
profonds et riches
(Abdel-Aziz,
2012).
29
Matériel et méthodes
1. Matériel végétal
Les thalles de deux algues: P. pavonica et C. baccata ont été récoltés en Août 2012 à partir de
deux régions de gouvernorat de Monastir (Bkalta et StahJabeur) à 1 m environ de profondeur.
L’identification a été faite en se basant sur la couleur et les caractères morphologiques du
thalle (Rinez, 2018).
La valorisation de la biomasse de ces algues a été faite à travers l’utilisation de leurs extraits
aqueux dans le prétraitement des graines de lin, de la carotte, de persil, et de maïs.
2. Méthodologie
2.1 Préparation des extraits aqueux
Après récolte, les thalles des algues ont été lavés à l’eau de robinet, séchés à l’air libre
pendant 15 jours à la température ambiante, puis broyés afin d’obtenir des poudres fines
conservées à 4°C jusqu’à utilisation.
Figure 13:
Thalle de
Padina
pavonica (Tazarki et al., 2018).
Figure 1
4
:
Thalle de Cystoseira baccata
(Noël, 2015)
30
Cent gramme de poudre a été macérée dans 1L d’eau distillée pendant 24h à la température
ambiante et à l’obscurité (Rinez, 2018). A partir de la solution obtenue quatre concentrations
ont été préparées. Le mélange a été filtré à travers du papier filtre et les extraits ont été
récupérés immédiatement pour le prétraitement des graines. La durée de conservation n’a pas
dépassé 48h.
2.2 Prétraitement des graines par les extraits aqueux
Les graines ont été trempées pendant 24h à 28+-2°C dans les extraits des algues à différentes
concentrations (20\40\60\80 et 100 g\l). Après leur prétraitement, les graines ont été lavées
soigneusement avec de l’eau distillée, séchées à proximité de leur poids initial puis cachetées
et stockées à 5°C jusqu’à réutilisation (Rinez, 2018).
2.3 Bio-essais
2.3.1 Bio-essais réalisés dans des boites de Pétri
2.3.1.1 Test de germination
Les graines de chaque espèce cible, prétraitées ou non prétraitées (témoins), ont été mises à
germer dans des boites de Pétri avec de l’eau distillée. La germination des graines prétraitées
a été comparée à celle des témoins. Après un intervalle de temps spécifique dans des
conditions bien contrôlées, le nombre des graines germés a été compté et la germination a été
exprimée en un ou plusieurs indices de germination.
2.3.1.2 Test de croissance
Le test de croissance a été réalisé sur des graines prégermées ayant une longueur uniforme de
la radicule.
L’allongement de l’hypocotyle/épicotyle et de la racine a été mesuré après 7 jours de la
germination.
2.3.1.3 Paramètres mesurés
Chaque extrait a été dilué afin d’obtenir des concentrations allant de 20 à 80 g/l. Les extraits
ont été testés sur les graines de la carotte, de persil, de lin et de maïs. Les graines prétraitées et
non prétraitées ont été placées dans des boites de Pétri de 9 cm de diamètre (10 graines/boite),
31
dont le fond a été tapissé d’une double couche de papier filtre imbibé avec 5ml d’eau distillée,
afin d’évaluer l’effet du prétraitement sur la germination et la croissance.
Le suivi de la germination a duré 20 jours, en dénombrant chaque jour le nombre des graines
germées et les paramètres suivants ont été calculés:
Le taux de germination (TG)
TG (%) =(nombre des graines germées/nombre totale des graines)*100
(Ouhaddach et al
.,
2014)
L’indice de germination(IG):
IG=(N1)*1+(N2-N1)*1/2+…+(Nn- Nn-1)*1/n(Zhao et al
.,
2018)
Avec:
N1, N2, Nn, Nn-1:Les proportions des graines germées dans le 1
er
, 2
ème
, …et N
ème
jour. Cet
indice exprime le retard dans la germination induit par l’extrait.
Le temps d’émergence de 50% des semences (T
50
)
T
50
=ti+[(N/2-ni)/(nj-ni)] x (tj-ti) (Dastanpoor et al
.,
2013)
Avec:
N: Nombre finale des graines germées
ni, nj: Nombre cumulé des graines germées aux jours qui se suivent, ti et tj, quand
ni<n/2<nj
Le temps d’émergence moyenne (MGT)
MGT=∑Dn/∑n (Dastanpoor et al
.,
2013)
Avec:
n: Nombre des graines germées au jour j
D: Nombre de jours comptés à partir du début de la germination.
32
2.3.2 Dosage du malondialdéhyde (MDA)
Principe
Le dosage du malondialdéhyde (MDA) est une méthode utilisée pour l’estimation de la
peroxydation des lipides par la réaction de l’acide thiobarbiturique (TBA). Il repose sur la
formation en milieu acide et à chaud entre le MDA et deux molécules de TBA, d’un pigment
rouge absorbant à 532 nm.
Protocole
Les échantillons congelés (graines germées, racines et feuilles) des espèces étudiées (persil,
lin, maïs et carotte) ont été homogénéisés dans un mortier maintenu dans la glace avec 2.5ml
de tampon phosphate 67 mM (pH=7) et 0.05 g de PVP, qui absorbe les polyphénols.
L’homogénat a été centrifugé à 5000 tr/min pendant 15 min à 4 °C. Le surnageant (extrait
enzymatique) a été utilisé afin de déterminer la peroxydation lipidique (Doblinski et al
.,
2003).3 mL de 0.5% TBA (Préparé dans le TCA à 20%)ont été ajoutés à 750 µl de l’extrait
enzymatique. L’homogénat a été incubé à 90 °C pendant 10 min dans un bain Marie. La
réaction a été arrêtée par refroidissement du mélange dans la glace. Après refroidissement, le
mélange a été centrifugé, et l’absorbance a été mesurée à 532 nm et 600 nm. La concentration
en MDA a été calculée en utilisant le coefficient d’extinction qui est de 155 mM
-1
cm
-
1
(Doblinski et al
.,
2003).
2.3.3 Activité des enzymes déshydrogénases
Principe
Les sels de tétrazélium, tel que le chlorure de 2.3.5-triphényltétrazolium (TTC), ont été
utilisés pour mesurer l’activité des déshydrogénases dans les tissus végétaux. Le TTC
s’absorbe facilement par les cellules vivantes et sera réduit par les déshydrogénases en
formazan rouge. Le formazan formé peut être extrait par les solvants organiques et l’intensité
de la coloration peut être mesurée par calorimétrie en utilisant un spectrophotomètre, à une
longueur d’onde de 485 nm (Mohmoud et Ghaly
,
2004).
Protocole
La matière végétale fraiche (100 mg) des graines germées, des racines et des feuilles a été
lavée et séchée rapidement entre deux papiers buvard, ensuite incubée dans un bain Marie
dans 5 mL d’une solution de TTC (0.2%, pH=7), à 37 °C pendant 4 heures à l’obscurité. La
33
réaction a été arrêtée par l’ajout de 0.5 mL d’acide sulfirique (1 M). Par la suite, la matière
végétale a été retirée, lavée à l’eau distillée, séchée rapidement entre deux papiers filtre et
broyée dans un mortier placé dans la glace contenant 3.5 mL d’acétate d’éthyle. Le broyat a
été filtré à travers un papier Whatman N°1 et le volume a été ajusté à 7 mL avec l’acétate
d’éthyle. L’absorption a été mesurée à 485 nm et la quantité de formazan a été calculée
comme suit:
Teneur en formazan(%)= DO
485
dans un traitement / DO
485
dans le témoin (Sampietro et
al
.,
2006)
2.3.4 Dosage des sucres totaux
Principe
Les oses sont stables en milieu acide. Mais lorsqu’ils sont chauffés en milieu acide concentré,
ils donnent des furfuraldéhydes par cyclisation et déshydratation. Les furfurals et leurs dérivés
ont la propriété de se condenser avec le phénol pour former des complexes marron (Mbarga,
2012).
Protocole
L’extraction et le dosage des sucres totaux ont été réalisés selon la méthode de Dubois
(1956).
Dans des tubes à essai, 2 mL d’éthanol (80%) ont été additionnés à 100 mg de matière fraiche.
Les tubes à essai ont été placés dans un bain Marie à 70 °C. Après refroidissement, 20 mL
d’eau distillée ont été ajoutés dans chaque tube. Par la suite, 1 mL de la solution a été mélangé
avec 1 mL de phénol à 5%.Ensuite, 2 mL d’acide sulfurique concentré ont été additionnés
dans chaque tube à essai. Le mélange a été mis dans un bain de glace durant 25 min. La
densité optique a été mesurée à 490 nm. La teneur en sucre a été calculée à partir de
l’équation de la courbe d’étalonnage (voir annexe) et les résultats ont été exprimés en µg/g
MF.
2.3.5 Fuite d’électrolytes
Principe
La perméabilité membranaire a été déterminée par le test de la fuite d’électrolytes. Ce dernier
est basé sur la mesure de la conductivité électrique d’un milieu aqueux (eau distillée) où des
34
échantillons de matière fraiche des graines, des feuilles ou des racines des espèces étudiéesont
été immergés.
Protocole
La fuite d’électrolytes (FE) a été déterminée selon Lutts et al. (1996). Les graines, les racines
et les feuilles coupées de plantules fraiches ont été placées dans des tubes à essai contenant 15
mL d’eau distillée. Après 24h d’incubation à la température ambiante et à l’obscurité, la
conductivité électrique(EC1) a été mesurée à l’aide d’un conductimètre électrique (type BCT-
4308). Les échantillons ont été placés par la suite à l’autoclave à 121 °C pendant 20 min pour
faire éclater les parois et libérer tous les électrolytes. Une deuxième incubation a été faite
comme indiqué précédemment et la conductivité électrique finale (EC2) a été mesurée.
La conductivité électrique a été exprimée en pourcent du témoin selon la formule suivante
(Lutts et al
.,
1996):
EC(%)= (EC de traitement / EC de témoin) x 100
La FE a été calculée selon la formule de Lutts et al
.,
(1996):
FE (%) = (EC1 / EC2) x 100
2.4 Analyses statistiques
Pour chaque espèce (la carotte, le lin, le maïs et le persil), un arrangement factoriel des
traitements a été adopté (concentration des extraits × espèces d’algues× espèces étudiées)
avec 3 répétitions dans un dispositif complètement aléatoire. Les analyses statistiques ont été
réalisées avec le logiciel XLSTAT (version 2014), SPSS V20 et Excel V2016 pour Windows
10 (64 bits).Les données obtenues ont été soumises à une analyse de la variance (ANOVA).
Les moyennes ont été comparées selon le test Tukey afin d’analyser les différences entre les
traitements. Les valeurs ont été présentées sous la forme de moyennes ± S.E.
35
Chapitre 1
Effet du prétraitement des graines de la carotte, du lin, du maïs et du persil par les
extraits aqueux d’algues sur la germination et la croissance au stade pépinière
1. Introduction:
L’émergence rapide et uniforme des plantules est bénéfique pour un meilleur
établissement des cultures (Rakshit et Bahadur Singh, 2018). Les traitements pré-
germinatifs semblent des procédés physiologiques qui améliorent la production végétale en
modulant les activités métaboliques de la germination avant l'apparition de la radicule
(Boucelha, 2015). Il a été établi que l’amorçage des semences peut augmenter la germination
des graines, l’indice de vigueur et leurs potentiels de germination. L’amorçage également
raccourcit le temps nécessaire à la levée des graines et augmente le pourcentage de
germination (Rakshit etBahadur Singh, 2018).
Chez différentes espèces tels que le haricot,
la lentille, le blé, la tomate et l'amarante, le priming des semences a permis la levée de la
dormance, une meilleure croissance, une floraison plus précoce et un rendement plus grand
(Boucelha, 2015).
L’objectif du présent travail est d’étudier l’effet du prétraitement des graines de cinq
espèces végétales qui sont le lin (L. usitatissinum), le persil (P. crispum), la carotte (Daucus
carota) et le maïs (Zea mays) par des extraits aqueux d’algues marines C. baccata et P.
pavonica.
2. protocoles expérimentaux
Les thalles des algues ont été lavés à l’eau de robinet, puis séchés à l’air libre pendant 15 jours
à la température ambiante. Par la suite, ils ont été broyés pour obtenir une poudre fine
conservée jusqu’à utilisation. Des extraits aqueux des algues C. baccata et P. pavonica ont été
préparés à différentes concentrations (20, 40, 60, 80, et 100 g/l). Les graines ont été trempées
pendant 24 h à 25±2 °C dans les différents extraits, séchées à proximité de leur poids initial,
puis cachetées et stockées à 5 °C jusqu’à utilisation.
36
Les graines prétraitées ont été placées dans des boites de Pétri tapissées de papier filtre imbibé
avec 5 ml d’eau distillée. Des graines non prétraitées ont servi de témoins. Le suivi de la
germination a duré deux semaines, en dénombrant chaque jour le nombre des graines
germées. Les différents paramètres de la germination ont été calculés comme indiqué dans le
chapitre matériel et méthodes (page 30).
Pour le test de la croissance, les graines ont été mises à germer après leur prétraitement dans
des boites de Pétri. La longueur des racines et des parties aériennes des plantules cibles a été
mesurée 7 jours après la germination.
3. Résultats et discussion
3.1 Effet de prétraitement sur la germination
3.1.1 Effet de prétraitement par l’extrait de C. baccata
Les résultats concernant l’effet de prétraitement des graines de cinq espèces végétales qui sont
le lin (L. usitatissinum), le persil (P. crispum), la carotte (D. carota) et le maïs (Z. mays) par
les extraits aqueux de C. baccata à différentes concentrations, sont présentés dans le tableau
1.1.
Taux de germination
Le prétraitement a amélioré le taux de germination des espèces étudiées. L’amélioration a
varié selon l’espèce donneuse, l’espèce cible et la concentration de l’extrait.
Pour le persil, le prétraitement des graines par l’extrait de C. baccata a amélioré le taux de
germination par 15%, à 60g/l. Ce taux a été de 65% pour le témoin. Pour le lin, le traitement
avec l’extrait de C. baccata a amélioré le TG par 10% à 60 g/l, par rapport au témoin. Les
résultats ont été comparables au témoin à 60 et 20g/l pour le maïs dont le taux de germination
a été inférieur au témoin dans les autres cas. Pour la carotte, le prétraitement avec l’extrait de
C. baccata a amélioré TG, sauf pour les concentrations de 20 et 100 g/l où les résultats ont été
comparables au témoin. Les meilleures stimulations ont été de 13.33 et 31.67%,
respectivement à 60 et 80g/l par rapport au témoin.
Indice de germination
L’indice de germination reflète la vitesse de germination des graines. Cette vitesse a été
accélérée pour toutes les espèces cible, cependant la concentration qui a induit cette
37
stimulation a varié. Ainsi, pour à 20 g/l, une stimulation respective de 16,1, 10, 15,46 et 6% a
été enregistrée pour le persil, le lin, le maïs et la carotte. Ces pourcentages de stimulation ont
été de 44,26 ; 14,07 ; 55,74 et 66,87% pour les mêmes espèces à des concentrations
respectives de 60 ; 40 ; 100 et 80 g/l.
Temps de germination de 50% des semences (T
50
)
Le temps de germination de 50% des semences a été amélioré pour le persil. Il est passé de
6.54 j pour le témoin à 5.35 j à 60 g/l suite au prétraitement par l’extrait de C. baccata.
Cependant, à 40 g/l il a été allongé à 6.72j. Pour le lin, ce paramètre a été comparable au
témoin (2.19 j) à 40 g/l suite à un prétraitement par C. baccata. Il a été allongé dans tous les
autres cas avec un maximum de 3.08j à 60 g/l. Une concentration de 80 g/l de l’extrait de C.
baccata a permis un gain de 0.65 j pour le maïs. Alors qu’une concentration de 60 g/l a
retardé T
50
de 2.14j par rapport au témoin. Pour la carotte, le T
50
a été amélioré dans tous les
cas. Il a été de 0.57j à 80g/l et de 0.72j à 60 g/l.
Temps moyen de germination (MGT)
Chez le persil, une concentration de 60 g/l de l’extrait de C. bacatta a allongé le MGT de 26h
par rapport au témoin (170h). Les autres concentrations ont induit des stimulations de 4h à 40
g/l et de 16h à 80 g/l. Pour le lin, l’extrait de C. baccata a permis d’augmenter le MGT de 10h
et 12h par rapport au témoin (58h) respectivement aux concentrations 20 et 100g/l.
Cependant, MGT a été raccourci de 4h à 40 g/l. Pour le maïs, l’extrait de C. baccata a permis
un raccourcissement de 10h de MGT par rapport au témoin (80h), à 100 g/l. Toutes les
concentrations de l’extrait de C. baccata ont induit un raccourcissement de MGT pour la
carotte, de 2h (80 g/l) et de 16h (100g/l) par rapport au témoin (80h).
38
Tableau 1.1: Indice de germination (IG) (en pourcent du témoin), taux de germination (TG) (exprimé
en pourcent), temps de germination de 50% des semences (T
50
) (exprimé en jours), temps moyen de
germination MGT (exprimé en heures) des graines de carotte, lin, persil et maïs prétraitées par l’extrait
aqueux de C. baccata à différentes concentrations (g/l) et des graines germées en présence de l’eau
distillée (témoins)
Toutes les valeurs sont les moyennes de trois répétitions± écart type. Les différentes lettres indiquent
des différences significatives entre les traitements à p<0.05.
Persil
Concentrations
(g/l)
%TG IG (%T) T
50
(j) MGT(h)
Témoin 65±5
bc
- 6,54±0,08
d
170±0,07
e
20 66,67±6,50
bc
116,1±9,77
c
5,77±0,07
b
148±0,07
b
40 43,33±5,5
a
68,26 ±7,66
a
6,72±0,09
d
166±0,09
d
60 80±5
c
144,26±7,5
d
5,35±0,1
a
144±0,05
a
80 60±6,24
b
107,41±8,4
bc
5,56±0,07
ab
154±0,07
c
100 53,33±7,63
ab
92,41±6,2
b
6,16±0,07
c
154±0,7
c
Lin
Témoin 56,67±7,02
ab
- 2,19±0,07
a
58±0,08
b
20 50±10
ab
86,71±6,49
b
2,79±0,09
b
68±0,07
c
40 52±7,21
ab
110±7,23
c
2±0,1
a
54±0,06
a
60 66,67±7,63
b
114,04±6,8
c
3,08±0,7
c
76±0,9
f
80 36,67±6,5
a
65,74±5,91
a
3,02±0,07
c
74±0,11
e
100 40±8,88
a
64,5±5,5
a
2,66±0,07
b
70±0,1
d
Maïs
Témoin 46,67±4,50
c
- 2,23±0,04
d
80±0,04
e
20 36,67±4,5
bc
115,46±4,1
e
1,77±0,04
b
64±0,04
b
40 31,67±4,16
b
95,2±4,3
d
2,72±0,04
e
76±0,05
d
60 36,67±4,04
bc
80,26±4,02
c
3,72±0,05
f
86±0,05
f
80 20±3
a
66,75±3,8
b
1,58±0,04
a
62±0,05
a
100 13,33±3,05
a
44,26±4,4
a
2±0,05
c
70±0,05
c
Carotte
Témoin 65±5,56
ab
- 3,03±0,08
b
80±0,09
f
20 53,33±5,03
a
106±6
a
2,33±0,07
a
60±0,1
a
40 80±5,033
b
153,92±5,2
cd
2,37±0,06
a
66±0,07
d
60 73,33±7,37
b
141±4
bc
2,31±0,07
a
62±0,07
b
80 96,67±6,0
c
166,83±5,45
d
2,46±0,07
a
78±0,08
e
100 66,67±4,5
ab
137,66±4,5
b
2,33±0,07
a
64±0,07
c
39
3.1.2 Effet de prétraitement par les extraits aqueux de P. pavonica sur la germination
Les résultats concernant l’effet de prétraitement des quatre espèces (lin (L. usitatissinum), le
persil (P. crispum), la carotte (D. carota) et le maïs (Z. mays)) par les extraits aqueux de P.
pavonica à différentes concentrations, sont présentés dans le tableau 1.2.
Taux de germination (TG)
Le prétraitement par l’extrait de P. pavonicaa amélioré le taux de germination des espèces
cible et cette amélioration a varié avec la concentration. Ainsi, pour le persil, une stimulation
de TG de 11.67% a été notée à 20 g/l, alors que à 80 g/l, une réduction de 15% par rapport au
témoin a été enregistrée. Pour le lin, cette stimulation a été de 16.66% à 20 g/l et de 30% à 40
g/l. Pour le maïs et la carotte, le prétraitement par l’extrait de P. pavonica aamélioré TG par
20% à 40 g/l et 25% à 100 g/l.
Indice de germination (IG)
La vitesse de germination des différentes espèces cible a été plus ou moins améliorée par suite
du prétraitement. Ainsi, des stimulations de 6,87 ; 40,33 et 61,6% ont été enregistrées chez le
persil, le lin et la carotte, à une concentration de 20 g/l. Ces valeurs ont été de 63,59% pour le
lin à 40g/l, de 42,4% pour le maïs à 60 g/l et de 61,6% pour la carotte à 20 g/l (Tableau 1.2)
Temps de germination de 50% des semences (T
50
)
Le temps de germination de 50% des semences a été retardé pour le persil. Il est passé de
6.54j (pour le témoin) à 7.96 j à 80 g/l suite au prétraitement par l’extrait de P. pavonica. Pour
le lin, ce paramètre a été amélioré par rapport au témoin. Une concentration de 100 g/l de cet
extrait a permis un gain de 0.07 j pour le maïs alors qu’une concentration de 60 g/l a retardé
T
50
de 0.39j par rapport au témoin (2.23j). Pour la carotte, le T
50
des semences a été amélioré
pour toutes les concentrations, avec un maximum de 0.41j par rapport au témoin (3.04j) à 60
g/l de l’extrait de P. pavonica.
Temps moyen de germination (MGT)
Pour le persil, une concentration de 60 g/l de l’extrait de P. pavonica a allongé le MGT de
24h par rapport au témoin (170h). Le prétraitement des graines par les autres concentrations a
retardé la germination.
40
Tableau 1.2: Indice de germination (IG) (en pourcent du témoin), taux de germination (TG) (exprimé
en pourcent), temps de germination de 50% des semences (T
50
) (exprimé en jours), temps moyen de
germination MGT (exprimé en heures) des graines de carotte, lin, persil et maïs prétraitées par l’extrait
aqueux de P. Pavonica à différentes concentrations (g/l) et des graines germées en présence de l’eau
distillée (témoins).
Toutes les valeurs sont les moyennes de trois répétitions± écart type. Les différentes lettres indiquent
des différences significatives entre les traitements à p<0.05.
Pour le lin, l’extrait de P. pavonicaa a permis d’agrandir le MGT d’une heure et de 4h par
rapport au témoin (58h), respectivement à 20 et 60 g/l.
Persil
Concentrations
(g/l)
%TG IG (%T) T
50
(j) MGT (h)
Témoin 65±5b - 6,54±0,08
d
170±0,07
a
20 76,67±7,63
bc
106,87±6,34
c
7,57±0,07
b
186±0,07
c
40 76,67±7,63
bc
104,4±7,43
bc
7,75±0,1
c
186±0,06
c
60 63,33±6,11
ab
85,36±5,43
ab
7,79±0,05
cd
169±0,07
a
80 50±5
a
67,01±8,08
a
7,96±0,07
d
206±0,09
d
100 60±5
ab
87,83±8,66
bc
7,11±0,06
a
180±0,09
b
Lin
Témoin 56,67±7,02
a
- 2,19±0,07
ab
58±0,08
a
20 73,33±7,02
ab
140,33±7,5
a
2,28±0,08
b
59±0,08
a
b
40 86,67±7,63
b
163,59±7,33
b
2,3±0,1
b
60±0,08
b
60 80±5
ab
153,66±7,02
ab
2,3±0,1
b
62±0,1
c
80 80±7,55
ab
155,,8±6,54
ab
2±0,07
a
58±0,07
a
100 83,33±7,63
b
161±8
b
2,2±0,1
ab
62±0,07
c
Maïs
Témoin 46,67±4,50
c
- 2,23±0,04
ab
80±0,04
b
20 53,33±5,68
abc
96±6
b
2,58±0,07
bc
82±0,06
c
40 66,67±5,33
c
91,2±5,54
b
2,41±0,07
b
84±0,06
d
60 46,67±5,33
ab
57,6±5,4
a
2,66±0,06
c
102±0,07
e
80 53,33±6,11
abc
84,26±4,4
b
2,5±0,07
bc
82±0,07
c
100 40±5
a
66,48±6,4
a
2,16±0,07
a
74±0,07
a
Carotte
Témoin 65±5,56
a
- 3,03±0,08
b
80±0,09
e
20 90±5
b
161,6±2,69
d
2,67±0,07
a
76±0,05
c
40 83,33±5,56
b
136,43±2,99
b
2,84±0,06
ab
74±0,07
b
60 66,67±7,63
a
118,13±3,73
a
2,62±0,11
a
66±0,08
a
80 83,33±5,5
b
144,77±4,45
bc
2,71±0,09
a
78±0,07
d
100 90±5
b
154,13±4
cd
2,75±0,1
a
88±0,07
f
41
Pour le maïs, l’extrait de P. pavonica a raccourci MGT par 6h par rapport au témoin (80h) à
100 g/l. Ce n’est pas le cas pour les autres concentrations qui ont agrandi MGT avec un
maximum de 102h à 60 g/l, par rapport au témoin.
Pour la carotte, MGT a été respectivement de 80h, 76h, 74h, 66h, 78h et 88h à 20 g/l, 40 g/l,
60g/l, 80 g/l et 100 g/l respectivement, avec 80h noté chez le témoin.
La germination est une étape primordiale qui comprend l’imbibition, la reprise du
métabolisme de la graine et l’émergence de la radicule de l’embryon. La présente étude a
montré que le prétraitement par les extraits aqueux des thalles de C. baccata et P. pavonica a
amélioré la germination des quatre espèces cible.Ces améliorations ont varié selon l’espèce
cible, l’espèce donneuse et la concentration.
Ainsi, l’extrait de C. baccata a été bénéfique à 60g/l pour la germination du persil et du lin et
à 40 et 20 g/l pour celle du maïs et de la carotte. L’extrait de P. Pavonica a amélioré la
germination du persil à 20g/l, celle du lin et du maïs à 40 g/l et celle de la carotte à 20 g/l.
Figure 1.1: Stimulation de la germination (1j après la mise en germination) des graines du lin traitées
par l’extrait aqueux de C. baccata (60 g/l) et par l’extrait aqueux de P. pavonica (40 g/l), par rapport
au témoin.
De nombreux travaux ont rapporté que le prétraitement des graines est une technique efficace
pour améliorer et stimuler la germination. En effet, des études sur différentes espèces
cultivées tels que la pastèque, la betterave sucrière, le sésame, le blé tendre, le riz et le seigle
42
chinois ont montré que le priming est une technique efficace pour améliorer les performances
de la germination des graines (Bamba et al
.,
2018; Willams et al
.,
2016; Michalska-
Klimczak et al
.,
2018; Tizazu et al
.,
2019; Salehzade, 2009; Shatpathy et al
.,
2018; Ma et
al
.,
2018). Ainsi, l’amorçage des graines avec GA3 (100 ppm), l'amorçage hormonal avec de
l'acide salicylique et l’halopriming avec CaCl
2
ont été bénéfiques pour une germination
précoce et homogène des graines de maïs (Kumari et al
.,
2017). Aussi, l’hydropriming a
amélioré la germination de Daucus carotavar. sativus (Eisvand et al
.,
2011), Abelmoschuse
sculentus, Petroselinum crispum (Khan et al
.,
2017) et Oryza sativa (Lee et Kim
,
2000;
Basra et al
.,
2003).
Certains travaux ont utilisé les extraits des plantes comme une alternative d’amorçage des
graines. Ainsi, les extraits aqueux des feuilles de moringa ont amélioré la germination du lin
(Rehman et al
.,
2014). Aussi, une augmentation du taux moyen de germination des grains de
maïs prétraités par les extraits aqueux de Padina pavonica à la plus faible concentration (20
g/l) a été enregistrée (Rinez et al
.,
2013). En outre, Rinez (2011) a montré que la vitesse de
germination des graines de persil, de caroubier, de la nigelle et de piment prétraitées par les
extraits aqueux des thalles de P. pavonica, Caulerpa prolifera, Dictyota dichotoma et Jania
rubens a été stimulée.
Des résultats comparables ont été rapportés, ainsi le prétraitement a réduit le temps moyen de
germination et le temps de germination de 50% des graines (Rinez et al
.,
2013). De même, le
prétraitement des graines de la carotte avec l’acide ascorbique (Delian et Lagunovschi-
Luchian, 2015), des graines de maïs avec de l’eau distillée (Rahman et al
.,
2014) et le
décorticage de l’enveloppe des graines du maïs (Bamba et al
.,
2018) ont amélioré ces
paramètres.
L’amélioration du taux de germination des graines prétraitées pourrait être attribuée à
l’amélioration de l’état physiologiquement actif des graines pré-germinées due à l’amorçage.
On a rapporté que le processus métabolique des cellules lié à l’activité de l’α-amylase a été
activé par l’absorption d’eau avec l’amorçage des graines, provoquant ainsi la rupture de la
dormance (Khan et al
.,
2017). Ainsi tous les traitements appliqués aux graines du Vène
(Pterocarpus erinaceus) permettent une combinaison des effets du ramollissement de la coque
dure et du lessivage des inhibiteurs chimiques qui sont impliqués dans la dormance
physiologique (Bamba et al
.,
2018). L’amélioration du taux de germination des graines
prétraitées pourrait être associée aussi à la mobilisation des réserves d'amidon, l'activation et
43
la resynthèse de certaines enzymes, de l’ADN et de l’ARN et ainsi la saillie de la radicule
(Rehman et al
.,
2014), en parallèle, l’augmentation de la solubilisation des protéines de
stockage dans les graines prétraitées telle que la sous-unité bêta de la globuline (Gebremedhn
et Berhanu, 2013) et l’utilisation rapide de divers acides aminés et amides (Tian et al
.,
2014).
La réduction de T
50
et de MGT et l’amélioration de IG semblent être liées à la synthèse de
l'ADN, de l'ARN et des protéines au cours de l’amorçage (Gebremedhn et Berhanu, 2013)
et à l’augmentation de la vitesse d'imbibition par rapport aux graines non prétraitées (Tian et
al
.,
2014). Ces résultats pourraient être aussi le résultat d'un apport accru des sucres solubles
en raison de l'augmentation de l'α-amylase activée. Il a également été démontré que
l’amorçage des graines provoque des changements métaboliques importants dans les graines
prétraitées en germination, tels que des événements liés au cycle cellulaire, un affaiblissement
de l’endosperme par les activités de l’hydrolase et la métabolisation des protéines de stockage
(Khan et al
.,
2017). Ces résultats pourraient être encore dus à l’initiation des événements
métaboliques qui se produisent normalement lors de l’imbibition et qui sont ensuite fixés par
séchage (Tizazu et al
.,
2019).
3.2. Effet du prétraitement sur la croissance
3.2.1 Prétraitement avec l’extrait de C. baccata
La figure1.2 représente la variation de la longueur des racines et des parties aériennes
exprimée en pourcent du témoin, des plantules de carotte, lin, maïs, et lin âgées de 7 jours et
issues des semences prétraitées avec l’extrait aqueux de C. baccata à différentes
concentrations.
Pour la carotte, la croissance des racines et des parties aériennes des plantules a été
comparable au témoin dans tous les cas, sauf à 60g/l où il y a eu une stimulation de 30.67%
pour la partie aérienne et de 24.67% pour la partie racinaire. Une inhibition de la croissance a
été enregistrée à 40 g/l.
Pour le lin, le prétraitement a stimulé la croissance par une moyenne de 33.78% pour les deux
types d’organes. La meilleure stimulation a été obtenue avec l’extrait de C. baccata à 100g/l,
avec 69.33% pour la partie racinaire et 67% pour la partie aérienne. Concernant le maïs, le
prétraitement avec l’extrait de C. baccata a induit une inhibition de la croissance de 27.83% à
44
60 g/l. Les autres concentrations ont induit une stimulation avec des pics de 232.61% pour les
racines et de 213.51% pour la partie aérienne à 40 g/l. Pour le Persil, les valeurs de la
longueur des parties racinaires et aériennes ont été comparables au témoin, avec une légère
stimulation moyenne de 18.8 % à 40 g/l pour les deux organes.
Figure 1.2: Longueur des racines (R) et des parties aériennes (Pa) exprimées en pourcent du témoin
des plantules de carotte, lin, maïs et persil ; provenant de graines prétraitées par l’extraits aqueux de C.
baccata à différentes concentrations. Valeur = moyenne ± Ecart type, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les prétraitements à p<0.05. Des différences
significatives entre le témoin et le traitement sont marquées par * pour p<0.05 et ** pour p<0.01 (t-
test).
3.2.2 Prétraitement avec l’extrait de P. pavonica
La figure 1.3 représente la variation de la longueur des racines et des parties aériennes
exprimée en pourcent du témoin, des plantules de carotte, lin, maïs et lin âgées de 7 jours
issues des semences prétraitées par l’extraits aqueux de P. pavonica à différentes
concentrations.
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur ( %T)
Concentration (g/l)
Carotte
R
Pa
a
ab ab
a
bab ab
b
c
c
*
*
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur (%T)
Concentration (g/l)
Lin
R
Pa
a
aaaa
aa
bb
a
**** * **
**
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur (%T)
Concentration (g/l)
Maïs
R
Pa
b
c
de
aa
cd
b
b
*
**** **
*
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur (%T)
Concentration (g/)
Persil
R
Pa
a
aaaaaaaaa
*
*
*
*
**
45
Pour la carotte, le prétraitement a été bénéfique pour la croissance des plantules, dans tous les
cas. Les meilleures stimulations ont atteint 59.66% pour la partie racinaire et 77.33% pour la
partie aérienne, à 100 g/l.
Pour le lin, on a une stimulation moyenne de 14.22% pour les racines et de 43.52% pour la
partie aérienne. La meilleure stimulation a été obtenue avec l’extrait de P. pavonica à 20g/l,
qui est de 19.33% pour les racines et 53% pour la partie aérienne. Pour le maïs, le
prétraitement a induit une inhibition moyenne de la croissance de 15.38%, à 100 g/l. Les
autres concentrations ont induit une stimulation avec des pourcentages atteignant 153% pour
les racines et de 161 % pour les parties aériennes à 60 g/l. Pour le Persil, les valeurs ont été
proches du témoin dans la majorité des cas.
Figure1.3: Longueur des racines (R) et des parties aériennes (Pa) exprimées en pourcent du témoin
des plantules de carotte, lin, maïs et persil ; provenant de graines prétraitées par l’extraits aqueux de P.
pavonica à différentes concentrations. Valeur = moyenne ± Ecart type, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les prétraitements à p<0.05. Des différences
significatives entre le témoin et le traitement sont marquées par * pour p<0.05 et ** pour p<0.01 (t-
test).
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur (%T)
Concentrations (g/l)
Carotte
ab
b
aaaabcbcb
*
**
**** ** **
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur (%T)
Concentrations (g/l)
Lin
R
Pa
a
b
aab a
ab aab
a
a
*
**
**
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur (%T)
Concentrations (g/l)
Maïs
R
Pa
b
b
ccc
bb
aa
****************
c
0
100
200
300
20 40 60 80 100
Longueur (%T)
Concentrations (g/l)
Persil
R
Pa
a
aa
aaaaaaa
46
Figure 1.4: Germes de maïs (âgées de 6 j) issues des semences non traitées (Témoin), traitées par
l’extrait aqueux de C. baccata et par l’extrait aqueux de P.pavonica à la concentration 40 g/l.
Le présent travail a montré que l’effet du priming ne se limite pas à la phase de germination,
et se poursuit pendant la phase de croissance. En effet, il a amélioré d’une manière
significative la croissance des plantes provenant des graines prétraitées. Il a été démontré dans
des études antérieures que le prétraitement des graines avant le semis a été intégré pour
l’amélioration de la vigueur des plantes. Eisvand et al. (2011) ont montré que le traitement
avec l’acide gibbérellique, l’acide salicylique et l’hydropriming a amélioré la vigueur des
plantules de la carotte.
L’amélioration de la vitesse de la croissance pourrait être attribuée à la stimulation du
métabolisme de l'amidon, déclenchant ainsi une émergence précoce et une vigoureuse
croissance des plantules (Rehman et al
.,
2014). La stimulation de la croissance des racines
des plantules provenant des graines prétraitées pourrait être le résultat de l'extensibilité de la
paroi cellulaire de l'embryon (Berhanu et Gebremedhn, 2013). L’amélioration significative
de la longueur des racines et des pousses pourrait être attribuée aussi à une germination
antérieure induite par l’amorçage. Ainsi, lors de l’amorçage, l’embryon se dilate et se
compacte de l'endosperme. La force de compactage de l'embryon et les activités hydrolytiques
appliquées sur l’endosperme pourraient modifier les tissus et leur flexibilité lors de la
déshydratation, produisant un espace libre. Ceci faciliterait la projection rapide des racines et
des plantules après réhydratation, ce qui aboutirait à une vigoureuse plante ayant des racines
47
bien développées et une longueur de tige importante (Gebremedhn et Berhanu, 2013).
L’amorçage des graines changerait les performances physiologiques, biochimiques et les
aspects moléculaires des végétaux (Tian et al
.,
2014). L’augmentation de la croissance des
plantes pourrait être le résultat d'un apport accru des sucres solubles en raison de
l'augmentation de l'α-amylase activée par l’amorçage (Khan et al
.,
2017). L'augmentation du
poids sec des semis pourrait être due encore à la synthèse d’ADN et d'ARN pendant le
prétraitement des graines et à l'augmentation de la réplication nucléaire dans les racines et les
pousses (Salehzade, 2009), ainsi à une augmentation du niveau de division cellulaire dans le
méristème apical de la racine de la plantule. Ceci entraînerait une augmentation de la
croissance (Shatpathy et al
.,
2018).
L’effet de prétraitement des graines a varié selon l’espèce donneuse et l’espèce cible. Ceci est
en relation avec la spécificité d’action des composés contenus dans les extraits d’une part et le
comportement des espèces d’autre part (par suite d’un prétraitement). Ainsi Khan et al.
(2017) ont rapporté que l’hydropriming a amélioré la germination et la croissance de gombo
et de persil. Cependant le priming a été plus bénéfique pour le gombo comparé au persil. La
différence du comportement des espèces étudiées suite à l’amorçage a été aussi rapportée par
Murunde et Wainwright (2018). Il en est de même pour l’effet concentration. Ainsi Ma et
al. (2018) ont montré que le priming des graines de seigle chinois (Leymus chinensis) par
GA3, employé dans la gamme de 5 à 50 µM, a amélioré la germination des graines et la
croissance des plantules.
4. Conclusion
Le prétraitement des graines de carotte, lin, maïs et persil par les extraits queux des thalles de
C. baccata et P. pavonica a amélioré d’une manière significative la germination et la
croissance des espèces cibles. La vitesse et le taux de germination, le temps de germination de
50% des graines et le temps moyen de germination ont été plus ou moins améliorés pour les
quatre espèces et cette amélioration a varié avec la concentration, l’espèce cible et le type
d’extrait. Cet effet s’est fait sentir aussi pendant la phase de croissance, où une amélioration
de la longueur des racines et des parties aériennes a été enregistrée.
Comme la germination et la croissance englobent un ensemble de processus physiologiques et
biochimiques, leur stimulation suite au prétraitement des graines serait tributaire d’une
amélioration d’un ou plusieurs processus. Quels seraient les processus améliorés par les
extraits aqueux des deux algues étudiées, chez les graines prétraitées? La réponse à cette
question fera le contenu du deuxième chapitre.
48
Chapitre 2
Processus physiologiques et biochimiques améliorés par suite au prétraitement des
graines par les extraits aqueux des algues
1. Introduction
Les allélochimiques, jouent un role dans le fonctionnement des systèmes agricoles et
biologiques, y compris les effets négatifs ou positifs, directs ou indirects. Le mode d’action
des allélochimiques peuvent inclure une inhibition/stimulation de la photosynthèse, du
contenu en chlorophylle, de l’activité des enzymes, de l’absorption des minéraux, de la
division cellulaire, de la respiration et de la synthèse cellulaire.
Le but de ce chapitre est donc l’étude du mode d’action des extraits aqueux des algues
marines C. baccata et P. pavonica au stade germination et croissance des espèces étudiées
(P. pavonica, C. baccata, P. crispum, Z. mays L., D. carotta et L. usitatissimum).
2. Protocoles expérimentaux
Les graines de carotte, lin, maïs et persil prétraitées et non prétraitées ont été mises à germer
dans des boites de Pétri. Après 7 jours, les plantules ont été séparées en feuilles et racines. Ce
matériel biologique a été utilisé pour évaluer l’effet du prétraitement sur la fuite
d’électrolytes, la teneur en MDA, la respiration mitochondriale et la teneur en sucres solubles
totaux. Concernant les processus pendant le stade de germination, les graines ont été utilisées
au stade émergence de la radicule.
3. Résultats et discussion
3.1 Mode d’action des extraits des algues au stade germination
3.1.1 Fuite d’électrolytes
La figure 2.1 représente la variation de la fuite d’électrolytes à partir des graines germées de
carotte, lin, maïs et persil, non prétraitées et prétraitées par les extraits aqueux des algues C.
baccata et P. pavonica.
Les résultats montrent que le prétraitement a augmenté la fuite d’électrolytes, sauf pour les
graines de lin prétraitées par l’extrait aqueux de C. baccata. Ainsi, pour la carotte, la fuite
49
d’électrolytes a augmenté de 68.95% et 101.86% en présence des extraits aqueux de C.
baccata et P. pavonica respectivement.
Pour les graines de lin prétraitées par l’extrait aqueux de C. baccata, la fuite d’électrolytes a
diminué significativement par rapport au témoin et a augmenté sous l’effet de l’extrait de P.
pavonica, de 88.65% par rapport au témoin.
Concernant le maïs, la fuite à partir des graines prétraitées avec l’extrait de P. pavonica a été
comparable au témoin. Cependant, une augmentation de 32.6% a été notée chez les graines
prétraitées avec l’extrait aqueux de C. baccata par rapport au témoin (232.07%).
Pour le persil, le prétraitement des graines avec les extraits aqueux des algues C. baccata et P.
pavonica a induit une augmentation de la fuite d’électrolytes de 94.16% et 69.4%
respectivement, par rapport aux témoins.
Figure2.1: Fuite d’électrolytes (%) à partir des graines germées de la carotte, du lin, du maïs et du
persil, non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata.
Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des différences
significatives entre les traitements pour (P<0.05).
0
100
200
300
400
500
Carotte
c
ba
0
100
200
300
400
500
Lin
b
c
a
0
100
200
300
400
500
Maïs
b
ab
a
0
100
200
300
400
500
Persil
b
aa
Fuite d’électrolytes (%)
50
Les résultats ont montré que la fuite d’électrolytes à partir des graines prétraitées de carotte,
maïs et persil a augmenté en présence des deux extraits aqueux d’algues. Des résultats
similaires ont été enregistrés sur des variétés de piments. La fuite d’électrolytes pourrait être
due à la perte rapide de la capacité de réorganisation de la membrane cellulaire (Rinez et al
.,
2018). L’amorçage a diminué seulement la fuite d’électrolytes à partir des graines de lin
prétraitées avec l’extrait de C. baccata. Ahmed et al. (2019) ont signalé que l’amorçage des
graines de blé tendre par la glycine bétaïne a été bénéfique en cas de stress hydrique. Ainsi, la
fuite d’électrolytes a diminué par rapport aux graines non prétraitées. Cette réduction semble
être due à une réparation de la membrane lors du priming. Ghezal et al.(2016) ont montré que
l'amorçage des graines du pois avec l’extrait aqueux des feuilles de T. angustifolia a réduit la
fuite d’électrolytes en condition saline, au bout de 24h et 48h d’immersion, suggérant ainsi
une protection de la membrane.
3.1.2 Peroxydation lipidique
La figure 2.2 représente la teneur en malondialdéhyde (MDA) dans les graines de carotte, lin,
maïs et persil non prétraitées et prétraitées par les extraits des algues C. baccata et P.
pavonica.
Pour la carotte la teneur en MDA a diminué de 9.34% par rapport au témoin (9.34%T) dans
les graines prétraitées par l’extrait de C. baccata. Ce n’est pas le cas pour les graines
prétraitées par l’extrait de P. pavonica, où une augmentation de 8.33% par rapport au témoin
(3.96 µmol/g MF) a été notée.
Concernant le lin, cette augmentation a été de 29.18%Tet 6.45%T dans les graines prétraitées
par les extraits de C. baccata et P. pavonica respectivement.
Pour le maïs et le persil, la teneur en MDA a augmenté de 17.75%T et 32.89%T suite au
prétraitement des graines par les extraits aqueux de C. baccata et P. pavonica.
51
Figure 2.2: Teneur en malondialdéhyde (MDA) (exprimée en µmol/g MF) à partir des graines
germées, de la carotte, du lin, du maïs et du persil non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits
aqueux de P. pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les
colonnes indiquent des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
La peroxydation lipidique est une indication des dommages oxydatifs et des effets néfastes sur
les membranes dus à l'accumulation d'ions toxiques et des ROS (espèces réactives d’oxygène)
(Işeri et al
.,
2014; Ahmed et al
.,
2019). Les ROS sont toxiques et capables de causer des
dommages oxydatifs aux cellules (Abdallah et al
.,
2017). Les résultats ont montré que le
contenu en MDA dans les graines prétraitées de carotte, lin, maïs et persil a augmenté d’une
maniéré significative. Ces résultats sont en accord avec ceux de Rinez et al. (2018) qui ont
rapporté que le prétraitement des graines de piment avec les extraits de P. pavonica et J.
rubens a augmenté la teneur en MDA. De même, Xia et al. (2017) ont signalé que
l’hydropriming augmente la teneur en MDA chez les graines de l’avoine (Avenasativa L.).
0
1
2
3
4
5
6
Carotte
c
a
0
1
2
3
4
5
6
Lin
c
a
b
0
1
2
3
4
5
6
Maïs
c
ba
0
1
2
3
4
5
6
Persil
c
b
a
b
Teneur en MDA (µmol/g MF)
52
Hessini et al. (2013) ont montré également que la teneur en MDA varie selon la nature du
prétraitement.
Cependant, chez la carotte, le prétraitement par l’extrait de C. baccata a réduit la teneur en
MDA. Ceci reflète une réduction de la peroxydation lipidique et par conséquence une
préservation de la membrane cellulaire. Des résultats similaires ont été observés chez les
graines de petit pois traitées par l’extrait aqueux des feuilles de T. angustifolia (Ghezal et al.,
2016). En outre, Zhang et al. (2007) ont signalé une réduction de la teneur en MDA des
graines de la luzerne prétraitée par 5 µM/L de brassinolide par rapport au témoin, sous stress
salin. Meher et Mansoor (2017) ont montré aussi une diminution de la teneur en MDA suite
au prétraitement des graines du haricot mungo avec l’acide salicylique et l’acide
gibbérellique.
3.1.3 Activité métabolique des cellules
La figure 2.3 rapporte les teneurs en formazan, exprimées en pourcent du témoin, dans les
graines de la carotte, du lin, du maïs et du persil non prétraitées (témoin) et prétraitées par les
extraits aqueux d’algues C. baccata et P. pavonica. Ces teneurs reflètent l’activité
métabolique des cellules, essentiellement l’activité des enzymes déshydrogénases et donc la
respiration mitochondriale: plus la quantité de formazan produite est grande plus la respiration
est améliorée.
Les résultats ont montré que le prétraitement des graines par les extraits aqueux d’algues a
amélioré l’activité métabolique des cellules des différentes espèces étudiées. Pour le
prétraitement par l’extrait de C. baccata, il a induit une augmentation de 205.81%, 110.47%,
119.33% et 196.08% chez la carotte, le lin, le maïs, et le persil, respectivement. Cette
augmentation a été de 217.03%, 154.66%, 105.33% et 162.05% pour les mêmes espèces, suite
au prétraitement par l’extrait de P. pavonica.
53
Figure 2.3: Teneur en formazan (% du témoin) dans les graines germées de la carotte, du lin, du maïs
et du persil non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata.
Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des différences
significatives entre les traitements pour (P<0.05).
Les prétraitements ont été bénéfiques dans tous les cas où la teneur en formazan a augmenté,
ce qui correspond à une stimulation de l’activité métabolique. Ces résultats sont semblables
aux études réalisées par Nascimento et al. (2013) sur les graines de la carotte. Ils sont aussi
semblables aux résultats de Ghezal et al. (2016) sur le pois, Farooq et al. (2009) sur le riz et
Xia al. (2017) sur l’avoine.
3.1.4 Teneur en sucres totaux
Le prétraitement par les deux extraits aqueux d’algues a amélioré la teneur en sucres solubles
totaux dans les graines de toutes les espèces. Cette stimulation a été de 83.51%T et 60.9%T.
respectivement, chez la carotte et le lin suite au prétraitement par l’extrait de P. pavonica,
contre 7.16 et 5.5 %T pour les témoins. De même, l’extrait aqueux de C. baccata a amélioré
la teneur en sucres de ces espèces, avec une augmentation respective de 78.21%T et 32.9%T
0
50
100
150
200
250
Carotte
b
a
0
50
100
150
200
250
Lin
b
a
0
50
100
150
200
250
Maïs
a
b
0
50
100
150
200
250
Persil
a
b
Teneur en formazan (% du témoin)
54
par rapport aux témoins. Pour le maïs et le persil, les stimulations ont été de 53.39%T et
51.34%T respectivement, suite au prétraitement par l’extrait de C. baccata, et de 37.28%T et
19.85%T suite au prétraitement par l’extrait de P. pavonica (Figure 2.4).
Figure 2.4: Teneur en sucres solubles totaux (mg/g MF) dans les graines germées de la carotte, du lin,
du maïs et du persil non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C.
baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Carotte
c
ba
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Lin
c
b
a
0
2
4
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16
Maïs
c
ab
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2
4
6
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12
14
16
Persil
c
a
b
Teneur en sucres solubles totaux (mg/g MF)
55
Le priming a amélioré la teneur en sucres solubles totaux dans toutes les graines des espèces
étudiées. Ce même effet a été enregistré sur le blé tendre (Ahmed et al
.,
2019),la lentille
(Imran et al
.,
2014), le tournesol (Madany et Khalil, 2017), le riz asiatique (Sheteiwy,
2017)et le pois (Ghezal et al., 2016). Selon Rinez et al. (2018) l'accumulation des sucres
solubles est une réponse au stress. Cette augmentation des teneurs en sucres solubles serait
dueà une modification des activités enzymatiques liées au métabolisme des glucides. Naguib
et Abdalla (2019) ont rapporté que les sucres solubles sont libérés sous l'action de la haute
activité des enzymes d'hydrolyse, produisant ainsi des métabolites hydrocarbonés nécessaires
à la production de l'énergie et l’amélioration de la germination et de la croissance. Dans ce
sens, Ghezal et al. (2016) ont signalé que l’augmentation de la teneur en sucres solubles dans
les graines prétraitées serait due probablement à une augmentation de l’activité de l'α-
amylase.
3.2 Mode d’action des extraits des algues au stade croissance
3.2.1 Fuite d’électrolytes
Les figures 2.5 et 2.6 représentent la fuite d’électrolytes, à partir des feuilles et des racines de
carotte, lin, maïs et persil issues des graines prétraitées par les extraits aqueux des algues C.
baccata et P. pavonica.
Pour la carotte, la fuite à partir des feuilles a été réduite par 35.61%, par rapport au témoin,
suite au prétraitement des graines avec l’extrait de C. baccata. Ce n’est pas le cas pour les
feuilles issues des graines prétraitées par l’extrait de P. pavonica, où la fuite a augmenté par
24.64%, par rapport au témoin.
Concernant le lin, le maïs et le persil, une augmentation de la fuite d’électrolytes à partir des
feuilles suite au prétraitement des graines par les extraits de C. baccata et P. pavonicaa été
notée. Cette augmentation a été de 34.89 %, 75.18 %, et76.19 % respectivement, en présence
de l’extrait de C. baccata, et de 59.66 %, 206.99 % et 92.28 % en présence de celui de P.
pavonica.
56
Figure 2.5: Fuite d’électrolytes (%) à partir des feuilles de plantules de la carotte, du lin, du maïs et du
persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et
C. baccata. Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
Pour les racines, une augmentation de la fuite d’électrolytes a été notée dans tous les cas. Elle
a varié selon l’espèce cible et l’origine de l’extrait. Par ailleurs, la fuite à partir des racines de
plantules de carotte, lin et persil issues des graines prétraitées par les extraits aqueux de C.
baccata a augmenté de 53.94%, 25.89% et 66.1% respectivement. Suite au prétraitement par
l’extrait aqueux de P. pavonica, cette augmentation a été de 14.22%, 49.66% et 82.01% chez
les mêmes espèces. Pour le maïs, la fuite d’électrolytes a augmenté par 163.64% et 192.31%
par rapport au témoin, suite au prétraitement par les extraits aqueux de C. baccata et P.
pavonica respectivement.
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100
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Carotte
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a
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Lin
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Maïs
c
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600
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Témoin C. baccata P. pavonica
Persil
c
a
b
Fuite d’électrolytes (%)
57
Figure 2.6: Fuite d’électrolytes (%) à partir des racines de plantules de la carotte, du lin, du maïs et du
persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et
C. baccata. Valeur=moyenne±S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
Les résultats ont montré que la fuite d’électrolytes a augmenté dans tous les cas au niveau des
feuilles et des racines, par rapport au témoin, sauf pour les feuilles de la carotte issues des
graines prétraitées par l’extrait de C. baccata. Mahmoudi et al. (2012) ont trouvé que la fuite
d’électrolytes à partir des feuilles de la laitue a augmenté par rapport au témoin dans les
conditions normales (sans stress salin). Cette augmentation a été notée suite au prétraitement
avec KNO
3
, H
2
O et GA3. Ces résultats pourraient être dus aux dommages oxydatifs. Il a été
démontré aussi par les mêmes auteurs qu’il ya eu une augmentation de la fuite d’électrolytes à
partir des racines de la même plante, mais cette fois ci sous un stress salin, suite au
prétraitement avec GA3. Hessini et al. (2013) ont montré que le priming par l’ammonium a
réduit la fuite d’électrolytes chez Spartina alterniflora. Mohammed et al. (2016) ont montré
aussi que l’osmopriming par le polyethylene glycol (PEG6000) (-0.6 MPa) pendant 24 h à 25
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Carotte
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Persil
c
ba
Fuite d’électrolytes (%)
58
°C des graines de la luzerne assure la stabilité membranaire par la réduction de la fuite
d’électrolytes au niveau des cultivars cultivés sous stress hydrique.
3.2.2 Peroxydation lipidique
Les teneurs en MDA dans les feuilles et les racines de plantules de carotte, lin, maïs et persil
issues des graines non prétraitées (Témoin) et prétraitées par les extraits de C. baccata et P.
pavonica, sont rapportées dans les figures 2.7 et 2.8.
Pour les feuilles, le prétraitement par l’extrait d’algue C. baccata a augmenté la teneur en
MDA chez la carotte, le lin, le maïs et le persil par rapport au témoin de 51.68%T, 44.7%T,
48.04%T et 26.66%T respectivement. Cependant, une diminution du contenu en MDA de
9.42%T dans les feuilles du maïs, suite au prétraitement des graines par l’extrait d’algue P.
pavonica a été enregistrée.
Figure 2.7: Teneur en malondialdéhyde (MDA) (µmol/g MF) dans les feuilles de plantules de la
carotte, du lin, du maïs et du persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les
extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
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Carotte
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c
ab
Teneur en MDA (µmol/g MF)
59
Pour les racines, le prétraitement par l’extrait d’algue C. baccata a induit une augmentation de
la teneur en MDA dans tous les cas, par rapport au témoin. Cette augmentation a atteint
52.87%T, 45.04%T, 47.05%T et 25.19%T dans les racines de carotte, persil, lin et maïs,
respectivement. Cependant, une diminution de cette teneur, de 10.38%T, chez les racines de
plantules de persil issues des graines prétraitées par l’extrait d’algue P. pavonica a été notée.
Figure 2.8: Teneur en malondialdéhyde (MDA) (µmol/g MF) dans les racines de plantules de la
carotte, du lin, du maïs et du persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les
extraits aqueux de P. pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur
les colonnes indiquent des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
Le MDA est un indicateur de la peroxydation lipidique ainsi des dommages dus au stress
oxydatif (accumulation des ROS). Les conditions de stress réduisent la stabilité de la
membrane cellulaire (Samota et al
.,
2017; Sheteiwy, 2017; Noman et al
.,
2018). Une teneur
accrue en MDA indique une peroxydation lipidique traduite par une diminution du niveau
d'acides gras saturés ainsi une augmentation de la teneur en acides gras insaturés peroxydés
(les principales cibles des ROS). Ceci entraîne une accumulation du MDA au niveau
0
1
2
3
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Carotte
c
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Persil
b
a
c
Teneur en MDA (µmol/g MF)
60
cellulaire, entraînant plus de lésions oxydatives qui sont liées à une perturbation de l'équilibre
ionique. (Nessim, 2018; Noman et al
.,
2018).
Les résultats ont montré que le contenu en MDA a augmenté dans les feuilles et les racines de
plantules de la carotte et de lin, issues des graines prétraitées par les deux extraits d’algues.
Une réponse similaire a été démontrée sous l’effet du prétraitement des graines de piment par
les extraits aqueux d’algues P. pavonica et J. rubens (Rinez et al
.,
2018). Abdallah et
al.(2017)ont montré que le priming a augmenté la teneur en MDA par rapport au témoin dans
les feuilles de l’olivier (variété Chétoui) soumises à un stress hydrique. Mahmoudi et al.
(2012) ont également montré que le priming avec GA3 et l’hydropriming ont augmenté les
teneurs en MDA, respectivement dans les racines et les feuilles de la laitue.
Cependant, une diminution du contenu en MDA dans les racines de persil et dans les feuilles
de maïs issues des graines prétraitées par l’extrait aqueux de P. pavonicaa a été notée. Dans
ce sens, Ghezal et al. (2016) ont constaté que la teneur en MDA au niveau des feuilles et des
racines de pois issues des graines prétraitées avec l’extrait aqueux de T. angustifolia a
diminué par rapport au témoin. Ali et al.(2017) ont également rapporté que le prétraitement
avec le nitroprussiate de sodium des graines de blé tendre a réduit la teneur en MDA dans les
feuilles.
3.2.3 Activité métabolique des cellules
Les figures 2.9 et 2.10représentent respectivement la teneur en formazan, exprimée en
pourcent du témoin, dans les feuilles et les racines de plantules de carotte, lin, maïs, et du
persil issues des graines non prétraitées et prétraitées par les extraits d’algues C. baccata et P.
pavonica.
Au niveau des feuilles, le prétraitement par les deux extraits a amélioré l’activité métabolique
des cellules. Pour la carotte, la stimulation a été de 153.46% et 115.48%, suite au
prétraitement par les extraits de C. baccata et P. pavonica. Concernant le lin, le maïs et le
persil, l’augmentation de la teneur en formazan a été de 130.72, 130.67 et 134.02%
respectivement, suite au prétraitement par l’extrait de P. pavonica, et de 139.75, 142.31 et
142.33% suite au prétraitement par l’extrait de C. baccata.
61
Figure 2.9: Teneur en formazan (% du témoin) des feuilles de la carotte, du lin, du maïs et du persil
issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C.
baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
Au niveau des racines, les stimulations de la teneur en formazan chez le lin et le persil ont été
de 129.9% et 131.25%, respectivement, suite au prétraitement par l’extrait aqueux de C.
baccata, et de 139.25% et 140.33% suite au prétraitement par l’extrait de P. pavonica. Dans
les racines de la carotte, les extraits de C. baccata et P. pavonica ont amélioré cette teneur par
107.83% et 113.93%. Concernant la teneur en formazan dans le maïs, elle a augmenté de
125.34% et 139.35%, suite au prétraitement par les extraits de C. baccata et P. pavonica.
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Maïs
aa
0
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200 Persil
aa
Teneur en for
mazan (% du témoin)
62
Figure 2.10: Teneur en formazan (% du témoin) des racines de la carotte, du lin, du maïs et du persil
issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P. pavonica et C.
baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent des
différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
Le prétraitement par les extraits de C. baccata et P. pavonica a augmenté les teneurs en
formazan dans les racines et les feuilles des espèces étudiées. Ceci indique une meilleure
activité métabolique. Ces résultats sont en accord avec les travaux de Rinez et al. (2018) qui
ont rapporté que la teneur en formazan au niveau des feuilles et des racines de piment, issues
des graines prétraitées par l’extrait aqueux de P. pavonica et J. rubens, a augmenté. Ghezal et
al. (2016) ont montré aussi que l'amorçage des graines de pois avec l’extrait aqueux de T.
angustifolia a augmenté la teneur en formazan dans les tiges et les feuilles des plantes issues
des graines prétraitées. Ces résultats pourraient être expliqués par le fait que l'amorçage
assurait l’extensibilité de la paroi cellulaire des racines, et donc une augmentation de
l’intensité respiratoire des graines.
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50
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Carotte
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Persil
a
a
Teneur en formazan (% du témoin)
63
3.2.4 Teneur en sucres solubles totaux
La figure 2.11 rapporte la teneur en sucres solubles totaux dans les feuilles de plantules de
carotte, lin, maïs et persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les
extraits des algues C. baccata et P. pavonica. Les résultats ont montré que le prétraitement a
amélioré significativement la teneur en sucres solubles totaux chez toutes les espèces. Cette
augmentation a été d’un facteur de 1.19, 1.25, 1.44 et 1.43 fois par rapport aux témoins (8.5,
7.7, 8.1 et 8.25 mg/g MF), respectivement pour la carotte, le lin, le maïs et le persil.
Figure 2.11: Teneur en sucres solubles totaux (mg/g MF)des feuilles de la carotte, du lin, du maïs et
du persil issues des graines non prétraitées (témoin) et prétraitées par les extraits aqueux de P.
pavonica et C. baccata. Valeur=moyenne ± S.E, n=3. Les différentes lettres sur les colonnes indiquent
des différences significatives entre les traitements pour (P<0.05).
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Carotte
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Persil
c
ba
Teneur en sucres solubles totaux (mg/g MF)
64
Les sucres solubles sont essentiellement impliqués dans la réponse des plantes au stress, la
transduction du signal, la croissance des plantes et leur développement. Ils constituent un
soluté clé pour l’osmo régulation et la protection des plantes contre le stress par différents
mécanismes, y compris l'ajustement osmotique cellulaire, la désintoxication des ROS, la
protection de l'intégrité membranaire et la stabilisation des protéines et des enzymes
(Sheteiwy, 2017; Ghezal et al., 2016).
Chez les plantes issues des graines prétraitées, l'accumulation des sucres conduit à une
meilleure capacité à retenir l'eau et à l’activation du système antioxydant. Ceci réduit les
dommages oxydatifs avec une meilleure intégrité du photosystème II, entraînant une
photosynthèse optimisée et une accumulation de biomasse plus élevée que les plantes issues
des graines non prétraitées (Abdallah et al
.,
2017; Nessim, 2018).
Dans la présente étude, la teneur en sucres totaux a augmenté au niveau des feuilles des
plantules issues des graines prétraitées par les extraits des algues C. baccata et P. pavonica.
Ces résultats rejoignent ceux enregistrés sur le riz (SUN et al
.,
2010), la carotte (Kasim et al
.,
2019), la lentille (Imran et al
.,
2014), le blé tendre (Nessim, 2018) et le piment (Rinez et al
.,
2018). L'amorçage des graines a remarquablement amélioré la vigueur des semis qui pourrait
être due à une hydrolyse accrue de l'amidon. Cela confirmerait le rôle de l'amorçage dans
l'induction de la synthèse des sucres solubles et l’augmentation des activités des enzymes
hydrolytiques, produisant ainsi des métabolites en quantité suffisante pour améliorer la
croissance (Ghezal et al., 2016).
3.3 Corrélation entre la stimulation de la germination et de la croissance et les différents
paramètres mesurés
3.3.1 Au niveau de la germination
Pour la carotte, le prétraitement des graines avec l’extrait de C. baccata a amélioré la
germination. Ce résultat serait dû à l’amélioration de l’activité métabolique, notée par une
corrélation positive de la teneur en formazan avec les paramètres de la germination (TG, IG,
T
50
et MGT. Cette amélioration de la germination serait due aussi à une meilleure cohérence
de la membrane, notée par des corrélations négatives avec la fuite d’électrolytes. De même,
L’extrait de P. pavonica aurait stimulé la germination. Ce résultat serait dû à une amélioration
de l’activité métabolique et une meilleure utilisation des oses, notées par des corrélations
65
positives entre la teneur en formazan et en sucres solubles totaux avec les paramètres de la
germination (TG, IG, T
50
et TMG).
Concernant le lin, la stimulation de la germination a été corrélée positivement avec la teneur
en formazan, et négativement avec la teneur en MDA (qui indique une meilleure cohérence
membranaire), et ce par suite au prétraitement par l’extrait de C. baccata.
Pour le maïs, les corrélations positives des paramètres de la germination (TG, IG, T
50
et
TMG) avec les teneurs en sucres et en formazan pourraient expliquer l’amélioration de la
germination, suite au prétraitement par l’extrait de C. baccata. Pour l’extrait de P. pavonica,
la corrélation positive avec la teneur en formazan expliquerait l’amélioration de la
germination.
Concernant le persil, les corrélations négatives avec la fuite d’électrolytes et la teneur en
MDA indiquent une meilleure cohérence membranaire, ce qui stimulerait la germination suite
au prétraitement avec l’extrait de C. baccata. Une forte activité métabolique, une utilisation
optimale des sucres solubles et une diminution de la fuite d’électrolytes permettraient une
meilleure germination suite au prétraitement avec l’extrait de P. pavonica. Cela est traduit par
des corrélations positives des teneurs en formazan et en sucres solubles, et des corrélations
négatives de la fuite d’électrolytes, avec les paramètres de la germination (TG, IG, T
50
et
TMG).
66
Tableau 2.1: Corrélation entre les différents paramètres physiologiques et biochimiques mesurés et
les paramètres de germination des graines de carotte, lin, maïs et persil prétraitées avec les extraits de
P. pavonica et C. baccata. TG : Taux de Germination, IG : Indice de Germination, T
50
: Temps de
germination de 50% des semences, TGM: Temps Moyen de Germination, FE: Fuite d’électrolytes,
MDA: Teneur en Malondialdéhyde, ST: Teneur en sucre totaux.
Carotte
C. baccata P. pavonica
TG IG T
50
TMG TG IG T
50
TMG
FE -0,978 -0,996 -0,956 -0,994 0,590 0,592 0,589 0,593
MDA 0,587 0,545 0,579 0,58 0,423 0,445 0,410 0,415
Formazan 0,992 0,997 0,990 0,998 0,685 0,671 0,632 0,652
ST -0,558 -0,574 -0,571 -0,52 0,323 0,378 0,389 0,397
Lin
C. baccata P. pavonica
TG IG T
50
TMG TG IG T
50
TMG
FE 0,423 0,458 0,431 0,498 0,413 0,48 0,438 0,41
MDA -0,413 -0,423 -0,473 -0,435 -0,756 -0,741 -0,719 -0,768
Formazan 0,991 0,992 0,954 0,984 -0,598 -0,558 -0,588 -0,596
ST -0,619 -0,619 -0,619 -0,619 -0,991 -0,981 -0,935 -0,995
Maïs
C. baccata P. pavonica
TG IG T
50
TMG TG IG T
50
TMG
FE 0,572 0,562 0,542 0,582 -0,489 -0,445 -0,487 -0,479
MDA -0,321 -0,371 -0,311 -0,391 -0,579 -0,578 -0,586 -0,596
Formazan 0,672 0,652 0,632 0,682 0,456 0,441 0,45 0,454
ST 0,55 0,51 0,54 0,5 -0,974 -0,923 -0,928 -0,966
Persil
C. baccata P. pavonica
TG IG T
50
TMG TG IG T
50
TMG
FE -0,92 -0,92 -0,92 -0,92 0,47 0,448 0,465 0,474
MDA -0,130 -0,132 -0,139 -0,122 -0,235 -0,20 -0,217 -0,212
Formazan -0,540 -0,533 -0,583 -0,573 0,217 0,236 0,295 0,268
ST -,991 -,990 -,995 -,999* 0,90 0,987 0,989 0,99
* La corrélation est significative au niveau p < 0.05.
67
3.3.2 Au niveau de la croissance
L’amélioration de la croissance de la carotte suite au prétraitement par les extraits de C.
baccata serait attribuée à une augmentation de la teneur en sucres et une diminution de la
teneur en MDA. L’amélioration de la croissance, suite au prétraitement par l’extrait de P.
pavonica pourrait être expliquée par une augmentation de la teneur en formazan et des sucres
solubles totaux (corrélations positives) et une diminution de la teneur en MDA (corrélation
négative), ce qui indique une meilleure cohérence membranaire.
Concernant le lin, l’amélioration de la croissance des parties aériennes suite au prétraitement
des graines par l’extrait de C. baccata pourrait être attribuée à une augmentation des teneurs
en formazan et en sucres (corrélations positives), et une diminution de la fuite d’électrolytes
(corrélation négative). Pour l’extrait de P. pavonica, il aurait amélioré la croissance des
parties aériennes suite à une forte diminution de la teneur en MDA (corrélation négative) et
une diminution de la fuite d’électrolytes (corrélation négative).
Pour le maïs, l’amélioration de la croissance suite au prétraitement avec l’extrait de C.
baccata, pourrait être attribuée à une meilleure cohérence membranaire, une meilleure activité
métabolique et une accumulation des sucres. Concernant l’extrait de P. pavonica,
l’amélioration de la production des sucres solubles totaux (corrélation positive), associée avec
une diminution de la teneur en MDA et de la fuite d’électrolytes (corrélations négatives),
seraient à l’origine de la stimulation de la croissance.
L’extrait de C. baccata a stimulé la croissance des parties aériennes de persil. Ceci serait
attribué à une meilleure teneur en sucres et une diminution de la fuite d’électrolytes. L’extrait
de P. pavonica aurait amélioré la croissance des parties aériennes, par suite d’une forte
augmentation de la teneur en formazan et en sucres et d’une diminution de la teneur en MDA.
68
Tableau 2.2: Corrélation entre les différents paramètres mesurés et la longueur des parties aériennes
de carotte, lin, maïs et persil issues des graines prétraitées avec les extraits de P. pavonica et C.
baccata. FE: Fuite d’électrolytes, ST: Teneur en sucres solubles totaux.
Carotte
C. baccata P. pavonica
FE
0,111
0,529
MDA
-
0,064
-
0,5
Formazan
-
0,917
0,52
ST
0,064
0,998*
Lin
C. baccata P. pavonica
FE
-
0,593
-
0,502
MDA
0,419
-
1,000**
Formazan
0,61
-
0,619
ST
0,643
-
0,966
Maïs
C. baccata P. pavonica
FE
-
0,592
-
0,374
MDA
0,189
-
0,971
Formazan
0,521
-
0,632
ST
1,000**
0,682
Persil
C. baccata P. pavonica
FE
-
0,761
1,000**
MDA
0,5
-
1,000**
Formazan
-
0,612
0,397
ST
0,988
0,995
** La corrélation est significative au niveau p < 0.01.
* La corrélation est significative au niveau p < 0.05.
3.3.3 Au niveau de la croissance des racines
L’amélioration de la croissance des racines de la carotte par suite au prétraitement par l’extrait
de C. baccata est fortement corrélée, positivement, avec l’augmentation de la teneur en
formazan et la diminution de la fuite d’électrolytes (corrélation négative).
Concernant le lin, la croissance des racines serait améliorée suite à une augmentation de la
teneur en formazan, par suite au prétraitement des graines par l’extrait de P. pavonica.
69
Pour le maïs, la croissance de ses racines serait améliorée grâce à une accumulation de
formazan et une diminution de la fuite d’électrolytes, par suite au prétraitement des graines
par l’extrait de C. baccata.
Pour le persil, l’augmentation de la longueur de ses racines est corrélée avec la diminution de
la teneur en MDA et de la fuite d’électrolytes, suite au prétraitement des graines avec les deux
types d’extraits.
Tableau 2.3: Corrélation entre les différents paramètres mesurés et la longueur des racines de carotte,
lin, maïs et persil issues des graines prétraitées avec les extraits de P. pavonica et C. baccata FE :
Fuite d’électrolytes. MDA: Teneur en malondialdéhyde. ST: Teneur en sucre totaux.
carotte
C. baccata P. pavonica
FE -0,497 0,539
MDA 0,5 0,596
Formazan 0,974 0,601
Lin
C. baccata P. pavonica
FE 0,55 0,379
MDA 0,5 0,655
Formazan -0,408 0,329
Maïs
C. baccata P. pavonica
FE -0,581 0,386
MDA -0,5 0,967
Formazan 0,498 -0,157
Persil
C. baccata P. pavonica
FE -0,722 -0,997
MDA -0,839 -0,327
Formazan -0,462 -0,554
** La corrélation est significative au niveau p < 0.01.
* La corrélation est significative au niveau p <0.05.
Certains travaux ont signalé que le prétraitement des graines permet de stimuler la croissance
des plantes. Il a été démontré que ces stimulations sont en corrélation avec différents
paramètres physiologiques et biochimiques mesurés. Rinez (2017) a trouvé des corrélations
négatives entre la vigueur des graines, la teneur en MDA et la fuite d’électrolytes chez les
70
graines de piment de la variété Baklouti, prétraitées par l’extrait de J. rubens. Les résultats ont
montré que le prétraitement a assuré une protection de l’intégrité membranaire. Ghezal et al.
(2016) ont montré que l'amorçage des graines de pois avec l’extrait aqueux de T. angustifoliaa
amélioré la stabilité menbranaire. Aussi, Meher et Mansoor (2017) ont trouvé que les teneurs
en MDA ont été réduites suite au prétraitement par les phytohormones, par l’acide salicylique
et l’acide gibbérellique dans les graines de haricot mungo (sous stress de cadmium).
Mohammed et al. (2016) ont également montré que l’amélioration de la stabilité
membranaire de la luzerne soumise à une forte sécheresse est due à l’osmopriming, ainsi à
une diminution de contenu en MDA et de la fuite d'électrolytes, et une augmentation des
niveaux d’antioxydants (telles que la catalase et la peroxydase).
4. Conclusion
Le prétraitement des graines a stimulé la germination, ainsi que la croissance de la carotte, du
lin, du maïs et du persil. Les graines prétraitées ont été capables de mieux germer et donner
des plantules qui se développent mieux. Le prétraitement a stimulé l’activité métabolique et le
métabolisme des sucres. Ces résultats suggèrent que les extraits aqueux de C. baccata et P.
pavonica pourraient être utilisés dans le prétraitement des graines afin d’améliorer la
performance des plantes. L’importance des résultats obtenus encourage de les évaluer en plein
champ et surtout identifier les marqueurs corrélés aux effets bénéfiques du prétraitement.
71
Conclusion générale et perspectives
L’utilisation des extraits aqueux des algues Cystoseira baccata L., et Padina pavonica L. dans
le prétraitement des graines de la carotte, du lin, du maïs et du persil a amélioré leur
germination et leur croissance. Les résultats ont varié selon l’espèce cible, l’espèce donneuse
et la concentration. En effet, Les résultats ont montré que le prétraitement a amélioré les
différents paramètres de la germination. Le prétraitement a été plus bénéfique pour la carotte.
Les concentrations les plus efficaces ont été de 80 g/l et 20 g/l, pour les traitements par les
extraits de C. baccata et P. pavonica, respectivement. Pour le lin, ces concentrations ont été
de 60 g/l et 40 g/l, et de 20 g/l et 40 g/l pour le maïs et 60 g/l et 20 g/l pour le persil. Le
priming a réduit le temps moyen de germination, la germination de 50% des graines et a
augmenté la vitesse de germination. Par ailleurs, le prétraitement a amélioré la croissance des
plantules dont la longueur des racines et des parties aériennes a significativement augmenté.
Les meilleures stimulations ont été de 177.33% (à 100 g/l) et de 261% (à 40 g/l) pour les
plantules de la carotte et de maïs, issues des graines prétraitées par l’extrait de P. pavonica.
Les stimulations ont atteint169.33% (à 100 g/l) et 118.98% (à 40 g/l) pour les plantules de lin
et de persil issues des graines prétraitées par l’extrait de C. baccata.
L’amélioration de la germination et de la croissance serait due à un maintien de l’intégrité
membranaire, une accumulation des sucres solubles totaux et une augmentation de la
respiration mitochondriale.
Les extraits aqueux des algues pourraient être une source renouvelable de composés naturels
efficaces dans l’amélioration de la germination et de la croissance des espèces. Ces composés
pourraient être utilisés dans le prétraitement des graines, et remplacer ainsi les produits
chimiques redoutables tout en préservant l’environnement.
En perspective, les résultats obtenus incitent à faire des essais en plein champ pour tester la
reproductibilité des effets allélopathiques des deux algues sur les espèces cibles dans les
conditions naturelles. De plus, identifier, isoler et purifier les molécules bioactives.
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80
Annexe: Courbe d’étalonnage du dosage des sucres solubles
y = 2,0914x + 0,0571
R² = 0,9905
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 0,2 0,4 0,6
DO 490 nm
Glucose mg/ml
Dosage des sucres solubles totaux
